KR20110109992A - 다중 안테나 지원 무선 통신 시스템에서 효율적인 피드백 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다중 안테나 지원 무선 통신 시스템에서 효율적인 피드백 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 전송하는 방법은, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 수신하는 단계; 상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 채널품질지시자(CQI)를 생성하는 단계; 및 상기 RI, 상기 제 1 PMI, 상기 제 2 PMI 및 상기 CQI 중 하나 이상을 상향링크 채널을 통하여 전송하는 단계를 포함하고, 상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

Description

다중 안테나 지원 무선 통신 시스템에서 효율적인 피드백 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT FEEDBACK IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM SUPPORTING MULTIPLE-ANTENNA}

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다중 안테나 지원 무선 통신 시스템에서 효율적인 피드백 방법 및 장치에 대한 것이다.

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 기술은 지금까지 한 개의 전송안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중전송안테나와 다중수신안테나를 채택하여 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 무선통신시스템의 송신단(transmitting end) 혹은 수신단(receiving end)에서 다중안테나를 사용하여 용량을 증대시키거나 성능을 개선하는 기술이다. MIMO 기술을 다중 안테나 기술로 칭할 수도 있다. 다중 안테나 전송을 올바르게 수행하기 위해서 다중 안테나 채널을 수신하는 수신단으로부터 채널에 대한 정보를 궤환(feedback) 받는 것이 요구된다.

기존의 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 수신단에서 송신단으로 피드백하는 정보로서, 랭크 지시자(Rank Indicator; RI), 프리코딩 행렬 인덱스(Precoding Matrix Index; PMI), 채널 품질 정보(Channel Quality Information; CQI) 등이 정의되어 있다. 이들 피드백 정보는 기존의 다중 안테나 전송에 적합한 정보로서 구성된다.

기존의 다중 안테나 무선 통신 시스템에 비하여 확장된 안테나 구성을 가지는 새로운 시스템의 도입이 논의되고 있다. 예를 들어, 기존의 시스템에서 4 전송 안테나까지만을 지원하였지만, 확장된 안테나 구성을 갖는 새로운 시스템에서는 8 전송 안테나를 통한 MIMO 전송을 지원하여 보다 증대된 시스템 용량을 제공할 수 있다.

확장된 안테나 구성을 지원하는 새로운 시스템에서는 기존의 MIMO 전송 동작에 비하여 보다 복잡한 MIMO 전송이 수행되므로, 기존의 MIMO 전송 동작을 위해 정의된 피드백 정보만으로는 새로운 시스템에서의 MIMO 동작을 올바르게 지원할 수 없다.

본 발명은 확장된 안테나 구성에 따른 MIMO 동작을 올바르고 효율적으로 지원하기 위한 피드백 정보를 구성 및 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 전송하는 방법은, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 수신하는 단계; 상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 채널품질지시자(CQI)를 생성하는 단계; 및 상기 RI, 상기 제 1 PMI, 상기 제 2 PMI 및 상기 CQI 중 하나 이상을 상향링크 채널을 통하여 전송하는 단계를 포함하고, 상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 수신하는 방법은, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 전송하는 단계; 및 상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI, 및 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 생성된 채널품질지시자(CQI)를 상향링크 채널을 통하여 수신하는 단계를 포함하고, 상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 전송하는 단말은, 기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 수신 모듈; 상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하는 전송 모듈; 및 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 포함하는 상기 단말을 제어하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 수신 모듈을 통하여, 상기 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 수신하고; 상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 채널품질지시자(CQI)를 생성하고; 상기 전송 모듈을 통하여, 상기 RI, 상기 제 1 PMI, 상기 제 2 PMI 및 상기 CQI 중 하나 이상을 상향링크 채널을 통하여 전송하도록 구성되며, 상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 수신하는 기지국은, 단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 수신 모듈; 상기 단말로 하향링크 신호를 전송하는 전송 모듈; 및 상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 포함하는 상기 기지국을 제어하는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 전송 모듈을 통하여, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 전송하고; 상기 수신 모듈을 통하여, 상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI, 및 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 생성된 채널품질지시자(CQI)를 상향링크 채널을 통하여 수신하도록 구성되며, 상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 실시예들에 대하여 다음의 사항이 공통적으로 적용될 수 있다.

상기 제 1 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 물리상향링크제어채널(PUCCH) 또는 물리상향링크공유채널(PUSCH)을 통하여 전송되고, 상기 제 2 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 PUCCH 를 통하여 전송될 수 있다.

상기 제 1 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 광대역 및 서브대역 중 하나 이상에 대한 PMI 및 CQI 를 포함하고, 상기 제 2 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는, 광대역에 대한 PMI 및 CQI 를 포함할 수 있다.

랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 상기 제 2 유형 CQI 가 전송되고, 랭크 R 초과에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 가 전송될 수 있다. 또는, 랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 및 제 2 유형 CQI 가 모두 전송되고, 랭크 R 초과에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 가 전송될 수 있다.

상기 제 1 유형 CQI 는 상기 제 2 유형 CQI 보다 자주 보고될 수 있다.

K 는 2 또는 4 일 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 확장된 안테나 구성에 따른 MIMO 동작을 올바르고 효율적으로 지원하기 위한 피드백 정보를 구성 및 전송하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다.
도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 다중반송파 지원 시스템의 물리계층(L1) 및 MAC 계층(L2) 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 하향링크 및 상향링크 각각에 대한 구성 반송파(CC)들을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 7는 DL/UL CC 연계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 SC-FDMA 전송 방식과 OFDMA 전송 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 단일 안테나 전송과 다중 안테나 전송의 경우의 최대 전송 전력을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 다중 안테나 시스템에서 일반적인 CDD 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 코드북 기반 프리코딩을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 PUCCH의 자원 매핑 구조를 나타내는 도면이다.
도 14는 CQI 정보 비트의 채널 구조를 나타내는 도면이다.
도 15는 CQI 및 ACK/NACK 정보의 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 채널상태정보의 피드백을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 CQI 보고 모드의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 단말이 주기적으로 채널 정보를 전송하는 방식의 일례를 나타내는 도면이다.
도 19는 SB CQI 의 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 WB CQI 및 SB CQI의 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 WB CQI, SB CQI 및 RI의 전송을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 채널상태정보 전송 방법에 대한 순서도이다.
도 23 은 본 발명에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 실시예들을 기지국과 단말 간의 데이터 송신 및 수신의 관계를 중심으로 설명한다. 여기서, 기지국은 단말과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미를 갖는다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. '기지국(BS: Base Station)'은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 본 문서에서 기지국이라는 용어는 셀 또는 섹터를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 한편, 중계기는 Relay Node(RN), Relay Station(RS) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. '단말(Terminal)'은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다. WiMAX는 IEEE 802.16e 규격(WirelessMAN-OFDMA Reference System) 및 발전된 IEEE 802.16m 규격(WirelessMAN-OFDMA Advanced system)에 의하여 설명될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 3GPP LTE 및 3GPP LTE-A 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1을 참조하여 하향링크 무선 프레임의 구조에 대하여 설명한다.

셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서, 상/하향링크 데이터 패킷 전송은 서브프레임 (Subframe) 단위로 이루어지며, 한 서브프레임은 다수의 OFDM 심볼을 포함하는 일정 시간 구간으로 정의된다. 3GPP LTE 표준에서는 FDD(Frequency Division Duplex)에 적용 가능한 타입 1 무선 프레임(radio frame) 구조와 TDD(Time Division Duplex)에 적용 가능한 타입 2의 무선 프레임 구조를 지원한다.

도 1(a)는 타입 1 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하향링크 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 시간 영역(time domain)에서 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)이라 하고, 예를 들어 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms일 수 있다. 하나의 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM 심볼을 포함하고, 주파수 영역에서 다수의 자원블록(Resource Block; RB)을 포함한다. 3GPP LTE 시스템에서는 하향링크에서 OFDMA 를 사용하므로, OFDM 심볼이 하나의 심볼 구간을 나타낸다. OFDM 심볼은 또한 SC-FDMA 심볼 또는 심볼 구간으로 칭하여질 수도 있다. 자원 블록(Resource Block; RB)은 자원 할당 단위이고, 하나의 슬롯에서 복수개의 연속적인 부반송파(subcarrier)를 포함할 수 있다.

하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 CP(Cyclic Prefix)의 구성(configuration)에 따라 달라질 수 있다. CP에는 확장된 CP(extended CP)와 일반 CP(normal CP)가 있다. 예를 들어, OFDM 심볼이 일반 CP에 의해 구성된 경우, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 7개일 수 있다. OFDM 심볼이 확장된 CP에 의해 구성된 경우, 한 OFDM 심볼의 길이가 늘어나므로, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 일반 CP인 경우보다 적다. 확장된 CP의 경우에, 예를 들어, 하나의 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 수는 6개일 수 있다. 단말이 빠른 속도로 이동하는 등의 경우와 같이 채널상태가 불안정한 경우, 심볼간 간섭을 더욱 줄이기 위해 확장된 CP가 사용될 수 있다.

일반 CP가 사용되는 경우 하나의 슬롯은 7개의 OFDM 심볼을 포함하므로, 하나의 서브프레임은 14개의 OFDM 심볼을 포함한다. 이때, 각 서브프레임의 처음 2개 또는 3개의 OFDM 심볼은 PDCCH(physical downlink control channel)에 할당되고, 나머지 OFDM 심볼은 PDSCH(physical downlink shared channel)에 할당될 수 있다.

도 1(b)는 타입 2 무선 프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 타입 2 무선 프레임은 2개의 해프 프레임 (half frame)으로 구성되며, 각 해프 프레임은 5개의 서브프레임과 DwPTS (Downlink Pilot Time Slot), 보호구간(Guard Period; GP), UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)로 구성되며, 이 중 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다. DwPTS는 단말에서의 초기 셀 탐색, 동기화 또는 채널 추정에 사용된다. UpPTS는 기지국에서의 채널 추정과 단말의 상향 전송 동기를 맞추는 데 사용된다. 보호구간은 상향링크와 하향링크 사이에 하향링크 신호의 다중경로 지연으로 인해 상향링크에서 생기는 간섭을 제거하기 위한 구간이다. 한편, 무선 프레임의 타입에 관계 없이 1개의 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성된다.

무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수, 슬롯에 포함되는 심볼의 수는 다양하게 변경될 수 있다.

도 2는 하향링크 슬롯에서의 자원 그리드(resource grid)를 나타내는 도면이다. 하나의 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 7 개의 OFDM 심볼을 포함하고, 하나의 자원블록(RB)은 주파수 영역에서 12 개의 부반송파를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 CP(Cyclic Prefix)의 경우에는 하나의 슬롯이 7 OFDM 심볼을 포함하지만, 확장된 CP(extended-CP)의 경우에는 하나의 슬롯이 6 OFDM 심볼을 포함할 수 있다. 자원 그리드 상의 각각의 요소는 자원 요소(resource element; RE)라 한다. 하나의 자원블록은 12×7 자원 요소를 포함한다. 하향링크 슬롯에 포함되는 자원블록들의 N^DL의 개수는 하향링크 전송 대역폭에 따른다. 상향링크 슬롯의 구조는 하향링크 슬롯의 구조와 동일할 수 있다.

도 3은 하향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 하나의 서브프레임 내에서 첫 번째 슬롯의 앞 부분의 최대 3 개의 OFDM 심볼은 제어 채널이 할당되는 제어 영역에 해당한다. 나머지 OFDM 심볼들은 물리하향링크공유채널(Physical Downlink Shared Chancel; PDSCH)이 할당되는 데이터 영역에 해당한다. 3GPP LTE 시스템에서 사용되는 하향링크 제어 채널들에는, 예를 들어, 물리제어포맷지시자채널(Physical Control Format Indicator Channel; PCFICH), 물리하향링크제어채널(Physical Downlink Control Channel; PDCCH), 물리HARQ지시자채널(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel; PHICH) 등이 있다. PCFICH는 서브프레임의 첫 번째 OFDM 심볼에서 전송되고 서브프레임 내의 제어 채널 전송에 사용되는 OFDM 심볼의 개수에 대한 정보를 포함한다. PHICH는 상향링크 전송의 응답으로서 HARQ ACK/NACK 신호를 포함한다. PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. DCI는 상향링크 또는 하향링크 스케줄링 정보를 포함하거나 임의의 단말 그룹에 대한 상향링크 전송 전력 제어 명령을 포함한다. PDCCH는 하향링크공유채널(DL-SCH)의 자원 할당 및 전송 포맷, 상향링크공유채널(UL-SCH)의 자원 할당 정보, 페이징채널(PCH)의 페이징 정보, DL-SCH 상의 시스템 정보, PDSCH 상으로 전송되는 임의접속응답(Random Access Response)과 같은 상위계층 제어 메시지의 자원 할당, 임의의 단말 그룹 내의 개별 단말에 대한 전송 전력 제어 명령의 세트, 전송 전력 제어 정보, VoIP(Voice over IP)의 활성화 등을 포함할 수 있다. 복수의 PDCCH가 제어 영역 내에서 전송될 수 있다. 단말은 복수의 PDCCH를 모니터링할 수 있다. PDCCH는 하나 이상의 연속하는 제어채널요소(Control Channel Element; CCE)의 조합으로 전송된다. CCE는 무선 채널의 상태에 기초한 코딩 레이트로 PDCCH를 제공하기 위해 사용되는 논리 할당 단위이다. CCE는 복수개의 자원 요소 그룹에 대응한다. PDCCH의 포맷과 이용가능한 비트 수는 CCE의 개수와 CCE에 의해 제공되는 코딩 레이트 간의 상관관계에 따라서 결정된다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면, 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. PDCCH가 시스템 정보(보다 구체적으로, 시스템 정보 블록(SIB))에 대한 것이면, 시스템 정보 식별자 및 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다. 단말의 임의 접속 프리앰블의 전송에 대한 응답인 임의접속응답을 나타내기 위해, 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

도 4는 상향링크 서브프레임의 구조를 나타내는 도면이다. 상향링크 서브프레임은 주파수 영역에서 제어 영역과 데이터 영역으로 분할될 수 있다. 제어 영역에는 상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH)이 할당된다. 데이터 영역에는 사용자 데이터를 포함하는 물리상향링크공유채널(Physical uplink shared channel; PUSCH)이 할당된다. 단일 반송파 특성을 유지하기 위해서, 하나의 단말은 PUCCH와 PUSCH를 동시에 전송하지 않는다. 하나의 단말에 대한 PUCCH는 서브프레임에서 자원블록 쌍(RB pair)에 할당된다. 자원블록 쌍에 속하는 자원블록들은 2 슬롯에 대하여 상이한 부반송파를 차지한다. 이를 PUCCH에 할당되는 자원블록 쌍이 슬롯 경계에서 주파수-호핑(frequency-hopped)된다고 한다.

반송파 병합(Carrier Aggregation)

일반적인 무선 통신 시스템에서는 상향링크와 하향링크간의 대역폭은 서로 다르게 설정되더라도 주로 하나의 반송파(carrier)만을 고려하고 있다. 예를 들어, 단일 반송파를 기반으로, 상향링크와 하향링크를 구성하는 반송파의 수가 각각 1개이고, 상향링크의 대역폭과 하향링크의 대역폭이 일반적으로 서로 대칭적인 무선 통신 시스템이 제공될 수 있다.

ITU(International Telecommunication Union)에서는 IMT-Advanced의 후보기술이 기존의 무선 통신 시스템에 비하여 확장된 대역폭을 지원할 것을 요구하고 있다. 그러나, 전세계적으로 일부 지역을 제외하고는 큰 대역폭의 주파수 할당이 용이하지 않다. 따라서, 조각난 작은 대역을 효율적으로 사용하기 위한 기술로 주파수 영역에서 물리적으로 다수 개의 대역(band)을 묶어 논리적으로 큰 대역을 사용하는 것과 같은 효과를 내도록 하기 위한 반송파 병합(Carrier Aggregation; 대역폭 병합(Bandwidth Aggregation) 또는 스펙트럼 병합(Spectrum Aggregation)이라고도 함) 기술이 개발되고 있다.

반송파 병합은 증가되는 수율(throughput)을 지원하고, 광대역 RF 소자의 도입으로 인한 비용 증가를 방지하고, 기존 시스템과의 호환성을 보장하기 위해 도입되는 것이다. 반송파 병합이란 기존의 무선 통신 시스템(예를 들어, 3GPP LTE-Advanced 시스템의 경우에는 3GPP LTE release 8 또는 9 시스템)에서 정의되는 대역폭 단위의 반송파들의 복수개의 묶음을 통하여 단말과 기지국간에 데이터를 교환할 수 있도록 하는 기술이다. 여기서, 기존의 무선 통신 시스템에서 정의되는 대역폭 단위의 반송파를 구성반송파(Component Carrier; CC)라고 칭할 수 있다. 상향링크 및 하향링크 각각에서 하나 이상의 구성반송파를 이용하는 반송파 병합 기술 적용될 수 있다. 반송파 병합 기술은 하나의 구성반송파가 5MHz, 10MHz 또는 20MHz의 대역폭을 지원하더라도 최대 5 개의 구성반송파를 묶어 최대 100MHz 까지의 시스템 대역폭을 지원하는 기술을 포함할 수 있다.

하향링크 구성반송파는 DL CC로 표현할 수 있고, 상향링크 구성반송파는 UL CC로 표현할 수 있다. 또한, 반송파 또는 구성반송파는 3GPP의 표준에서의 기능 구성 측면에서 기술하고 표현하는 방식에 따라 셀(cell)로서 표현될 수 있다. 이에 따라 DL CC는 DL cell로 UL CC는 UL cell로 표현될 수 있다. 이하 본 발명에서는 반송파 병합이 적용되는 복수개의 반송파들을, 반송파, 구성반송파, CC 또는 셀(cell) 이라는 용어를 사용하여 표현한다.

또한, 이하의 설명에서 하향링크 전송 주체는 주로 기지국(또는 셀)을 예로 들어 설명하고, 상향링크 전송 주체는 주로 단말을 예로 들어 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 중계기가 단말로의 하향링크 전송 주체가 되거나 단말로부터의 상향링크 수신 주체가 되는 경우, 또는 중계기가 기지국으로의 상향링크 전송 주체가 되거나 기지국으로부터의 하향링크 수신 주체가 되는 경우에도 본 발명의 내용이 적용될 수 있음을 밝힌다.

하향링크 반송파 병합은, 기지국이 단말로 어떤 시간영역 자원(서브프레임 단위)에서 하나 이상의 반송파 대역 상의 주파수영역 자원(부반송파 또는 PRB(Physical Resource Block))을 이용하여 하향링크 전송을 지원하는 것으로 설명할 수 있다. 상향링크 반송파 병합은, 단말이 기지국으로 어떤 시간영역 자원(서브프레임 단위)에서 하나 이상의 반송파 대역 상의 주파수영역 자원(부반송파 또는 PRB)을 이용하여 상향링크 전송을 지원하는 것으로 설명할 수 있다.

도 5를 참조하여 다중반송파 지원 시스템의 물리계층(제1계층, L1) 및 MAC 계층(제2계층, L2) 구성을 설명한다. 단일 반송파를 지원하는 기존의 무선 통신 시스템의 기지국에는 하나의 반송파를 지원하는 하나의 물리계층(PHY) 개체가 존재하고, 하나의 PHY 개체를 제어하는 하나의 MAC(Medium Access Control) 개체가 제공될 수 있다. PHY 계층에서는, 예를 들어, 기저대역 프로세싱 동작이 수행될 수 있다. MAC 계층에서는, 예를 들어, 송신부에서 MAC PDU(Protocol Data Unit) 생성 및 MAC/RLC 서브 계층을 포괄하는 L1/L2 스케쥴러 동작이 수행될 수 있다. MAC 계층의 MAC PDU 패킷 블록은 논리적인 전송 계층(transport layer)을 거쳐 전송 블록(transport block)으로 변환되어 물리계층 입력 정보 블록으로 매핑된다. 본 도면의 MAC 계층은 L2 계층 전체로 표현되어 MAC/RLC/PDCP 서브레이어들을 포괄하는 의미로서 적용될 수 있다. 이러한 적용은 본 발명 전체에서의 MAC 계층 설명에서 모두 치환되어 적용될 수 있음을 명시한다.

한편, 다중반송파 지원 시스템에서 MAC-PHY 개체가 복수개 제공될 수 있다. 즉, 도 5(a)와 같이 n 개의 구성반송파 각각마다 하나씩의 MAC-PHY 개체가 대응되는 형태로 다중반송파 지원 시스템의 송신부와 수신부가 구성될 수 있다. 구성반송파 별로 독립된 PHY 계층과 MAC 계층이 구성되므로, MAC PDU로부터 물리 계층에서 구성반송파 별로 PDSCH가 생성된다.

또는, 다중반송파 지원 시스템에서 하나의 공통 MAC 개체와 복수개의 PHY 개체로서 구성될 수도 있다. 즉, 도 5(b)와 같이 n 개의 구성반송파 각각에 대응하는 n 개의 PHY 개체가 제공되고, n 개의 PHY 개체를 제어하는 하나의 공통 MAC 개체가 존재하는 형태로 다중반송파 지원 시스템의 송신부와 수신부가 구성될 수도 있다. 이 경우, 하나의 MAC 계층으로부터의 MAC PDU가 전송 계층 상에서 복수개의 구성반송파 각각에 대응하는 복수개의 전송 블록으로 분화될 수 있다. 또는 MAC 계층에서의 MAC PDU 생성 시 또는 RLC 계층에서의 RLC PDU 생성 시에, 각각의 구성반송파 별로 분기될 수도 있다. 이에 따라, 물리 계층에서 구성반송파에 별로 PDSCH가 생성된다.

MAC 계층의 패킷 스케쥴러로부터 생성되는 L1/L2 제어 시그널링의 제어정보들을 전송하는 PDCCH는 개별 구성반송파 마다의 물리 자원에 매핑되어 전송될 수 있다. 여기서, 특정 단말에 대한 PDSCH 또는 PUSCH 전송을 위한 제어정보(하향링크 할당 또는 상향링크 그랜트)를 포함하는 PDCCH는, 해당 PDSCH/PUSCH가 전송되는 구성반송파마다 별도로 인코딩될 수 있다. 이러한 PDCCH를 구분 코딩된(separate coded) PDCCH라 칭할 수 있다. 한편, 복수개의 구성반송파들의 PDSCH/PUSCH 전송을 위한 제어 정보들은 하나의 PDCCH로 구성되어 전송될 수도 있으며, 이를 조인트 코딩된(joint coded) PDCCH라 칭할 수 있다.

반송파 병합을 지원하기 위해서, 제어채널(PDCCH 또는 PUCCH) 및/또는 공유채널(PDSCH 또는 PUSCH)이 전송될 수 있도록 기지국과 단말 (또는 중계기) 사이의 연결이 설정되어 있거나 연결 설정을 위한 준비가 필요하다. 특정 단말 (또는 중계기) 별로 위와 같은 연결/연결설정을 위하여 반송파에 대한 측정(measurement) 및/또는 보고(reporting)가 필요하고, 이러한 측정 및/또는 보고의 대상이 되는 구성반송파들을 할당(assign)할 수 있다. 즉, 구성반송파 할당이란, 기지국에서 구성되는 하향링크/상향링크 구성반송파들 중 특정 단말 (또는 중계기)의 성능(capability)과 시스템 환경을 고려하여 하향링크/상향링크 전송에 이용되는 구성반송파를 설정(구성반송파의 개수 및 인덱스를 지정)하는 것을 의미한다.

이때 구성반송파 할당을 제3계층(L3) RRM(Radio Resource Management)에서 제어하는 경우에, 단말-특정(UE-specific) 또는 중계기-특정(RN-specific) RRC 시그널링을 이용할 수 있다. 또는, 셀-특정(cell-specific)이나 셀 클러스터-특정(cell cluster-specific) RRC 시그널링을 이용할 수 있다. 구성반송파 할당에 일련의 구성반송파 활성(activation)/비활성(deactivation)의 설정과 같은 동적인(dynamic) 제어가 필요한 경우에는 L1/L2 제어 시그널링으로서 소정의 PDCCH를 이용하거나, 구성반송파 할당 제어정보 전용의(dedicated) 물리제어채널 또는 L2 MAC 메시지 형태의 PDSCH를 이용할 수도 있다. 한편, 구성반송파 할당을 패킷 스케쥴러에서 제어하는 경우에는 L1/L2 제어 시그널링으로서 소정의 PDCCH를 이용하거나, 구성반송파 할당 제어정보 전용의(dedicated) 물리제어채널을 이용하거나, 또는 L2 MAC 메시지 형태의 PDSCH를 이용할 수도 있다.

도 6은 하향링크 및 상향링크 각각에 대한 구성 반송파(CC)들을 개념적으로 나타내는 도면이다. 도 6의 하향링크(DL) 및 상향링크(UL) CC 는 기지국(셀) 또는 중계기에서 할당할 수 있으며, 예를 들어, DL CC들의 개수는 N개로 설정되고 UL CC들의 개수를 M개로 설정될 수 있다.

단말의 초기 액세스(initial access) 또는 초기 배치(initial deployment) 과정을 통해 DL과 UL에 대하여 각각 단일한 임의의 CC를 기반으로 RRC 연결을 설정하는 단계(셀 탐색(cell search), 시스템 정보(system information) 획득/수신, 초기 임의 접속(initial random access) 과정 등)를 수행한 이후에, 단말 별로 고유한 반송파 설정을 전용 시그널링(단말-특정 RRC 시그널링 또는 단말-특정 L1/L2 PDCCH 시그널링)을 통해 기지국으로부터 제공받을 수 있다. 또는, 단말에 대한 반송파 설정이 기지국(셀 또는 셀 클러스터) 단위로 공통으로 이루어지는 경우 셀-특정 RRC 시그널링 또는 셀-특정 단말-공통 L1/L2 PDCCH 시그널링을 통하여 제공될 수도 있다. 또는, 기지국에서 구성하고 있는 반송파 구성 정보에 대하여 RRC 연결 설정을 위한 시스템 정보를 통하여 단말에게 시그널링할 수도 있고, RRC 연결 설정 단계 이후의 별도의 시스템 정보 또는 셀-특정 RRC 시그널링을 통하여 단말에게 시그널링할 수도 있다.

본 문서에서는 DL/UL CC 설정에 대하여 기지국과 단말간의 관계를 중심으로 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 중계기 영역 내의 단말에 대하여, 중계기가 해당 단말의 DL/UL CC 설정을 제공하는 것에 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 기지국 영역 내의 중계기에 대하여, 기지국이 해당 중계기의 DL/UL CC 설정을 제공하는 것에도 동일하게 적용될 수 있다. 이하에서는 명료성을 위하여 기지국 및 단말의 관계를 중심으로 DL/UL CC 설정에 대하여 설명하지만, 동일한 내용이 중계기-단말 간 (액세스 상향링크 및 하향링크) 또는 기지국-중계기 간(백홀 상향링크 및 하향링크)에 적용될 수 있음을 밝힌다.

위와 같은 DL/UL CC들을 개별 단말에 대해 고유하게 할당(assignment)하는 과정에서 묵시적으로(implicitly), 또는 임의의 시그널링 파라미터의 정의를 통하여 명시적으로(explicitly) DL/UL CC 연계가 설정될 수 있다.

도 7은 DL/UL CC 연계의 일례를 나타내는 도면이다. 기지국이 하향링크 CC 2개 (DL CC #a 및 DL CC #b) 및 상향링크 CC 2개 (UL CC #i 및 UL CC #j)로 CC를 구성(configuration)하는 경우에, 임의의 단말에 대하여 하향링크 CC 2개 (DL CC #a 및 DL CC #b) 및 상향링크 CC 1개 (UL CC #i)가 할당됨에 따라 정의되는 DL/UL CC 연계를 예시하고 있다. 도 7의 DL/UL CC 연계 설정에 있어서 실선으로 표시된 것은 기본적으로 기지국이 구성하는 DL CC와 UL CC의 연계설정을 나타내는 것이며, 이는 SIB 2 에서 정의될 수 있다. 도 7의 DL/UL CC 연계 설정에 있어서 점선으로 표시된 것은 특정 단말에 대해서 설정되는 DL CC와 UL CC의 연계설정을 나타내는 것이다. 도 7의 DL CC와 UL CC의 연계설정은 단지 예시적인 것이며 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서, 기지국이 구성하는 DL CC와 UL CC의 개수는 임의의 값으로서 설정되는 것이 가능하고, 이에 따라 상기 구성되는 DL CC들과 UL CC들 내에서 단말-특정으로 설정 또는 할당되는 DL CC와 UL CC들의 개수가 임의의 값으로 설정될 수 있고, 이와 연관된 DL/UL CC 연계도 도 7의 방식과 다른 방식으로 정의될 수 있음을 밝힌다.

또한 단말에게 구성되거나 설정되는 DL 및 UL 구성반송파들 중에서 주 구성반송파(primary CC; PCC) (또는 primary cell; P-cell) 또는 앵커 구성반송파(anchor CC) (또는 anchor cell)가 설정될 수 있다. 일례로서 항상 RRC 연결 설정상의 구성/재구성 정보의 전송을 목적으로 하는 DL PCC (또는 DL P-cell)이 설정될 수 있고 다른 일례로서 임의의 단말이 상향링크로 전송해야 하는 UCI를 전송하기 위한 PUCCH를 전송하는 UL CC를 UL PCC (또는 UL P-cell)이 설정될 수 있다. 본 DL PCC(P-cell) 및 UL PCC(P-cell)는 단말 별로 특정하게 하나를 설정하는 것을 기본으로 한다. 또는, CC가 단말에게 매우 많이 설정되는 경우나 복수 기지국으로부터 CC를 설정받을 수 있는 상황에서는 임의의 단말에게 하나 또는 하나 이상의 기지국들로부터 각각 하나이거나 복수 개의 DL PCC(P-cell) 및/또는 UL PCC(P-cell)이 설정될 수도 있다. 일단 DL PCC(P-cell)과 UL PCC(P-cell)의 연계(linkage)는 임의로 기지국이 단말 특정하게 구성시킬 수 있는 방법이 고려될 수 있다. 이와 다르게 보다 단순화시키기 위한 방법으로 LTE 릴리즈-8(Rel-8)에서 이미 정의하고 SIB(System Information Block (or Base)) 2로 시그널링되는 기본 연계의 관계에 기초하여 DL PCC(P-cell)와 UL PCC(P-cell)의 연계가 구성될 수도 있다. 상기의 연계가 설정되는 DL PCC(P-cell) 및 UL PCC(P-cell)을 묶어 단말 특정하게 P-cell로서 표현할 수도 있다.

SC-FDMA 전송 및 OFDMA 전송

도 8은 이동통신 시스템에서 SC-FDMA 전송 방식과 OFDMA 전송 방식을 설명하기 위한 도면이다. SC-FDMA 전송 방식은 상향링크 전송에 이용될 수 있고, OFDMA 전송 방식은 하향링크 전송에 이용될 수 있다.

상향링크 신호 전송 주체 (예를 들어, 단말) 및 하향링크 신호 전송 주체 (예를 들어, 기지국) 모두 직렬-병렬 변환기(Serial-to-Parallel Converter; 801), 부반송파 맵퍼(803), M-포인트 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 모듈(804) 및 병렬-직렬 변환기(Parallel-to- Serial Converter; 805)를 포함하는 점에 있어서는 동일하다. 직렬-병렬 변환기(801)에 입력되는 입력 신호는 채널 코딩 및 변조된 데이터 심볼이다. 다만, SC-FDMA 방식으로 신호를 전송하기 위한 사용자 기기는 N-포인트 DFT (Discrete Fourier Transform) 모듈(802)을 추가적으로 포함하여, M-포인트 IDFT 모듈(804)의 IDFT 처리 영향을 일정 부분 상쇄함으로써 전송 신호가 단일 반송파 특성을 가지도록 할 수 있다. 즉, DFT 모듈(802)에서는 입력된 데이터 심볼을 DFT 확산시킴으로써 상향링크 전송에서 요구되는 단일 반송파 특성(single carrier property)을 만족하도록 할 수 있다. 이러한 SC-FDMA 전송 방식은 기본적으로 양호한 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 또는 CM(Cubic Metric)을 제공하여, 상향링크 송신기가 전력 제한 상황인 경우에도 보다 효율적으로 전송을 할 수 있도록 하여, 사용자 수율을 향상시킬 수 있다.

도 9는 단일 안테나 전송과 다중 안테나 전송의 경우의 최대 전송 전력을 설명하기 위한 도면이다. 도 9(a)는 단일 안테나 전송의 경우를 나타낸다. 하나의 안테나에 하나의 전력 증폭기(PA; Power Amplifier)가 제공될 수 있다. 도 9(a)에서 전력 증폭기의 출력 (P_max) 는 특정 값을 가질 수 있고, 예를 들어 23 dBm 의 값을 가질 수 있다. 한편, 도 9(b) 및 9(c)는 다중 안테나 전송의 경우를 나타낸다. 도 9(b) 및 9(c)에서 복수개의 전송 안테나 각각에 복수개의 PA가 매핑될 수 있다. 예를 들어, 전송 안테나의 개수가 2 인 경우에는, 2 개의 PA가 각각 전송 안테나에 매핑된다. 2 개의 PA의 출력 값 (즉, 최대 전송 전력)의 설정은 도 9(b) 및 9(c)와 같이 상이하게 구성될 수 있다.

도 9(b)에서는, 단일 안테나 전송의 경우의 최대 전송 전력 값(P_max)을 PA1 및 PA2 에서 나누어 적용되는 예를 나타낸다. 즉, PA1에 x dBm 의 전송 전력 값이 설정되면 PA2에는 (P_max - x) dBm 의 전송 전력 값이 적용될 수 있다. 이러한 경우에 전체 전송 전력이 Pmax 로 유지되므로, 송신기가 전력 제한 상황에서 PAPR의 증가에 보다 강인한 특성을 가질 수 있다.

한편, 도 9(c)에서는, 하나의 전송 안테나(ANT1) 만이 최대 전송 전력 값(P_max)을 가지고, 나머지 하나의 전송 안테나(ANT2)의 전송 전력 값은 그 반으로 (P_max/2) 설정되는 예를 나타낸다. 이러한 경우, 하나의 전송 안테나만이 PAPR 증가에 강인한 특성을 가질 수 있다.

다중 안테나 시스템

다중 안테나(MIMO) 기술은, 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다. 다중안테나 기술은 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있기 때문에 이동 통신 단말과 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신기술이며, 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 이른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 차세대 기술로 관심을 모으고 있다.

도 10(a)는 일반적인 다중 안테나(MIMO) 통신 시스템의 구성도이다. 도 10(a)에 도시된 바와 같이 전송 안테나의 수를 N_T개로, 수신 안테나의 수를 N_R개로 동시에 늘리게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적으로 채널 전송 용량이 증가한다. 따라서 전송률(transmission rate)를 향상시키고, 주파수 효율을 획기적으로 향상시키는 것이 가능하다. 채널 전송 용량의 증가에 따른 전송률은 이론적으로 하나의 안테나를 이용하는 경우의 최대 전송률(R₀)에 하기의 수학식 1의 증가율(R_i)이 곱해진 만큼 증가할 수 있다.

예를 들어, 4개의 전송 안테나와 4개의 수신 안테나를 이용하는 MIMO 통신 시스템에서는 단일 안테나 시스템에 대하여 이론상 4배의 전송률을 획득할 수 있다. 이와 같은 다중안테나 시스템의 이론적 용량 증가가 90년대 중반에 증명된 이후 실질적인 데이터 전송률 향상으로 이끌어 내기 위하여 다양한 기술들이 현재까지 활발히 연구되고 있으며, 이들 중 몇몇 기술들은 이미 3 세대 이동 통신과 차세대 무선랜 등의 다양한 무선 통신의 표준에 반영되고 있다.

현재까지의 다중안테나 관련 연구 동향을 살펴보면 다양한 채널 환경 및 다중접속 환경에서의 다중안테나 통신 용량 계산 등과 관련된 정보 이론 측면 연구, 다중안테나 시스템의 무선 채널 측정 및 모형 도출 연구, 그리고 전송 신뢰도 향상 및 전송률 향상을 위한 시공간 신호 처리 기술 연구 등 다양한 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

다중 안테나 시스템에 있어서의 통신 방법을 보다 구체적인 방법으로 설명하기 위해 이를 수학적으로 모델링 하는 경우 다음과 같이 나타낼 수 있다. 도 10(a)에 도시된 바와 같이 N_T개의 전송 안테나와 N_R개의 수신 안테나가 존재하는 것을 가정한다. 먼저, 전송 신호에 대해 살펴보면, N_T개의 전송 안테나가 있는 경우 최대 전송 가능한 정보는 N_T개이므로, 전송 정보를 하기의 수학식 2와 같은 벡터로 나타낼 수 있다.

한편, 각각의 전송 정보

에 있어 전송 전력을 다르게 할 수 있으며, 이때 각각의 전송 전력을

라 하면, 전송 전력이 조정된 전송 정보를 벡터로 나타내면 하기의 수학식 3과 같다.

또한,

를 전송 전력의 대각행렬 P 를 이용하여 나타내면 하기의 수학식 4와 같다.

한편, 전송전력이 조정된 정보 벡터

에 가중치(weight) 행렬 W 가 적용되어 실제 전송되는 N_T 개의 전송신호(transmitted signal)

가 구성되는 경우를 고려해 보자. 여기서, 가중치 행렬은 전송 정보를 전송 채널 상황 등에 따라 각 안테나에 적절히 분배해 주는 역할을 수행한다. 이와 같은 전송신호

는 벡터 X 를 이용하여 하기의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 W_ij 는 i 번째 전송안테나와 j 번째 정보 간의 가중치를 의미한다. W 는 가중치 행렬(Weight Matrix) 또는 프리코딩 행렬(Precoding Matrix)이라고 불린다.

N_R개의 수신안테나가 있는 경우 각 안테나의 수신신호

을 벡터로 나타내면 하기의 수학식 6과 같다.

한편, 다중 안테나 통신 시스템에 있어서의 채널을 모델링 하는 경우, 채널은 송수신 안테나 인덱스에 따라 구분할 수 있으며, 전송 안테나 j 로부터 수신 안테나 i 를 거치는 채널을 h_ij 로 표시하기로 한다. 여기서, h_ij 의 인덱스의 순서는 수신 안테나 인덱스가 먼저, 전송안테나의 인덱스가 나중임에 유의한다.

이러한 채널은 여러 개를 한데 묶어서 벡터 및 행렬 형태로도 표시 가능하다. 벡터 표시의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 도 10(b)는 N_T개의 전송 안테나에서 수신 안테나 i 로의 채널을 도시한 도면이다.

도 10(b)에 도시된 바와 같이 총 N_T개의 전송 안테나로부터 수신안테나 i 로 도착하는 채널은 다음과 같이 표현 가능하다.

또한, 상기 수학식 7과 같은 행렬 표현을 통해 N_T개의 전송 안테나로부터 N_R개의 수신 안테나를 거치는 채널을 모두 나타내는 경우 하기의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.

실제 채널은 위와 같은 채널 행렬 H 를 거친 후에 백색잡음(AWGN; Additive White Gaussian Noise)이 더해지게 되므로, N_R개의 수신안테나 각각에 더해지는 백색잡음

을 벡터로 표현하면 하기의 수학식 9와 같다.

상기 수학식들을 이용하여 구한 수신신호는 하기의 수학식 10과 같다.

한편, 채널 상황을 나타내는 채널 행렬 H 의 행과 열의 수는 전송안테나와 수신 안테나의 개수에 의해 결정된다. 채널 행렬 H 에서 행의 수는 수신 안테나의 개수(N_R)과 동일하고, 열의 수는 전송 안테나의 개수(N_T)와 동일하다. 즉, 채널 행렬 H는 N_R x N_T 행렬로 표시될 수 있다. 일반적으로, 행렬의 랭크는 서로 독립적인 행의 수와 열의 수 중에서 더 작은 수에 의해 정의된다. 그러므로, 행렬의 랭크는 행렬의 행의 수나 열의 수보다 더 큰 값을 가질 수 없다. 채널 행렬 H 의 랭크는 다음의 수학식 11에 의해 표현될 수 있다.

다중 안테나 시스템의 운영(operation)을 위해 사용되는 다중 안테나 송수신 기법(scheme)은 FSTD(frequency switched transmit diversity), SFBC(Space Frequency Block Code), STBC(Space Time Block Code), CDD(Cyclic Delay Diversity), TSTD(time switched transmit diversity) 등이 사용될 수 있다. 랭크 2 이상에서는 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM), GCDD(Generalized Cyclic Delay Diversity), S-VAP(Selective Virtual Antenna Permutation) 등이 사용될 수 있다.

FSTD는 각 다중 안테나로 전송되는 신호마다 서로 다른 주파수의 부반송파를 할당함으로써 다이버시티 이득을 얻는 방식이다. SFBC는 공간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 효율적으로 적용하여 해당 차원에서의 다이버시티 이득과 다중 사용자 스케줄링 이득까지 모두 확보할 수 있는 기법이다. STBC는 공간 영역과 시간 영역에서 선택성을 적용하는 기법이다. CDD는 각 송신안테나간의 경로 지연을 이용하여 다이버시티 이득을 얻는 기법이다. TSTD는 다중 안테나로 전송되는 신호를 시간으로 구분하는 기법이다. 공간 다중화는 안테나별로 서로 다른 데이터를 전송하여 전송률을 높이는 기법이다. GCDD는 시간 영역과 주파수 영역에서의 선택성을 적용하는 기법이다. S-VAP는 단일 프리코딩 행렬을 사용하는 기법으로, 공간 다이버시티 또는 공간 다중화에서 다중 코드워드를 안테나 간에 섞어주는 MCW(Multi Codeword) S-VAP와 단일 코드워드를 사용하는 SCW(Single Codeword) S-VAP가 있다.

위와 같은 MIMO 전송 기법들 중에서 STBC 기법은, 동일한 데이터 심볼이 시간 영역에서 직교성을 지원하는 방식으로 반복되어 시간 다이버시티를 획득하는 방식이다. 유사하게, SFBC 기법은 동일한 데이터 심볼이 주파수 영역에서 직교성을 지원하는 방식으로 반복되어 주파수 다이버시티를 획득하는 방식이다. STBC에 사용되는 시간 블록 코드 및 SFBC에 사용되는 주파수 블록 코드의 예시는 아래의 수식 12 및 13과 같다. 수식 12 는 2 전송 안테나 경우의, 수식 13 은 4 전송 안테나의 경우의 블록 코드를 나타낸다.

수학식 12 및 13 에서 S_i (i=1, 2, 3, 4)는 변조된 데이터 심볼을 나타낸다. 또한, 수학식 12 및 13의 행렬의 행(row)은 안테나 포트를 나타내고, 열(column)은 시간(STBC의 경우) 또는 주파수 (SFBC의 경우)를 나타낸다.

한편, 전술한 MIMO 전송 기법들 중에서 CDD 기법은 지연 확산을 인위적으로 증가시켜 주파수 다이버시티를 증가시키는 방식이다. 도 11은 다중 안테나 시스템에서 일반적인 CDD 구조의 예시를 나타낸다. 도 11(a)는 시간 영역에서의 순환 지연을 적용하는 방식을 나타낸다. 도 11(a)의 순환 지연을 적용하는 CDD 기법은, 도 11(b)와 같이 위상-시프트 다이버시티를 적용하는 것으로 구현될 수도 있다.

한편, 전술한 MIMO 전송 기법들과 관련하여, 코드북 기반 프리코딩 기법에 대하여 설명한다. 도 12는 코드북 기반 프리코딩의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.

코드북 기반 프리코딩 방식에 따를 경우 송수신단은 전송 랭크, 안테나 개수 등에 따라 미리 정해진 소정 개수의 프리코딩 행렬들을 포함하는 코드북 정보를 공유하게 된다. 즉, 피드백 정보가 유한한(finite) 경우에 프리코딩 기반 코드북 방식이 사용될 수 있다. 수신단은 수신 신호를 통해 채널 상태를 측정하여, 상술한 코드북 정보를 기반으로 유한한 개수의 선호하는 프리코딩 행렬 정보(즉, 해당 프리코딩 행렬의 인덱스)를 송신단에 피드백할 수 있다. 예를 들어, 수신단에서는 ML(Maximum Likelihood) 또는 MMSE(Minimum Mean Square Error) 방식으로 수신 신호를 측정하여 최적의 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 도 12에서는 수신단이 송신단에 프리코딩 행렬 정보를 코드워드별로 전송하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.

수신단으로부터 피드백 정보를 수신한 송신단은 수신된 정보에 기반하여 코드북으로부터 특정 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 프리코딩 행렬을 선택한 송신단은 전송 랭크에 대응하는 개수의 레이어 신호에 선택된 프리코딩 행렬을 곱하는 방식으로 프리코딩을 수행하며, 프리코딩이 수행된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송할 수 있다.

송신단에서 프리코딩되어 전송된 신호를 수신한 수신단은 송신단에서 이루어진 프리코딩의 역처리를 수행하여 수신 신호를 복원할 수 있다. 일반적으로 프리코딩 행렬은 U*U^H = I와 같은 유니터리(unitary) 행렬(U) 조건을 만족하는바, 상술한 프리코딩의 역처리는 송신단의 프리코딩에 이용된 프리코딩 행렬(P)의 에르미트(Hermit) 행렬 (P^H)을 수신 신호에 곱하는 방식으로 이루어질 수 있다.

물리상향링크제어채널(PUCCH)

상향링크 제어 정보를 포함하는 물리상향링크제어채널(PUCCH)에 대하여 설명한다.

PUCCH를 통하여 복수개의 단말의 제어 정보가 전송될 수 있고, 각 단말들의 신호를 구별하기 위하여 코드분할다중화(Code Division Multiplexing; CDM)을 수행하는 경우에 길이 12 의 CAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation) 시퀀스를 주로 사용한다. CAZAC 시퀀스는 시간 영역 및 주파수 영역에서 일정한 크기(amplitude)를 유지하는 특성을 가지므로 단말의 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 또는 CM(Cubic Metric)을 낮추어 커버리지를 증가시키기에 적합한 성질을 가진다. 또한, PUCCH를 통해 전송되는 하향링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보는 직교 시퀀스(orthgonal sequence)를 이용하여 커버링된다.

또한, PUCCH 상으로 전송되는 제어정보는 서로 다른 순환 시프트 값을 가지는 순환 시프트된 시퀀스(cyclically shifted sequence)를 이용하여 구별될 수 있다. 순환 시프트된 시퀀스는 기본 시퀀스(base sequence)를 특정 CS 양(cyclic shift amount) 만큼 순환 시프트시켜 생성할 수 있다. 특정 CS 양은 순환 시프트 인덱스(CS index)에 의해 지시된다. 채널의 지연 확산(delay spread)에 따라 사용가능한 순환 시프트의 수는 달라질 수 있다. 다양한 종류의 시퀀스가 기본 시퀀스로 사용될 수 있으며, 전술한 CAZAC 시퀀스는 그 일례이다.

PUCCH는 스케줄링 요청(Scheduling Request; SR), 하향링크 채널 측정 정보, 하향링크 데이터 전송에 대한 ACK/NACK 정보와 같은 제어 정보를 포함할 수 있다. 채널 측정 정보는 채널품질지시자(Channel Quality Indicator; CQI), 프리코딩행렬인덱스(Precoding Matrix Index; PMI) 및 랭크지시자(Rank Indicator; RI)를 포함할 수 있다.

PUCCH에 포함되는 제어 정보의 종류, 변조 방식 등에 따라서, PUCCH 포맷이 정의된다. 즉, PUCCH 포맷 1은 SR의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 1a 또는 포맷 1b는 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2는 CQI의 전송에 사용되고, PUCCH 포맷 2a/2b는 CQI 및 HARQ ACK/NACK의 전송에 사용된다.

임의의 서브프레임에서 HARQ ACK/NACK이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1a 또는 포맷 1b를 사용하고, SR이 단독으로 전송되는 경우에는 PUCCH 포맷 1을 사용한다. 단말은 HARQ ACK/NACK 및 SR을 동일 서브프레임에서 전송할 수도 있으며, 이에 대해서는 후술하여 설명한다.

PUCCH 포맷은 표 1과 같이 요약할 수 있다.

도 13은 상향링크 물리 자원 블록에서 PUCCH의 자원 매핑 구조를 도시한다.

는 상향링크에서의 자원블록의 개수를 나타내고, n_PRB 는 물리 자원 블록 번호를 의미한다. PUCCH는 상향링크 주파수 블록의 양쪽 끝단(edge)에 매핑된다. CQI 자원은 주파수 대역 끝단 바로 다음의 물리자원블록에 매핑되고, ACK/NACK 은 그 다음에 매핑될 수 있다.

PUCCH 포맷 1은 SR 전송을 위하여 사용되는 제어 채널이다. 스케줄링 요청(SR)은 단말이 스케줄링되기를 요청하거나 또는 요청하지 않는 방식으로 전송될 수 있다.

PUCCH 포맷 1a/1b 는 ACK/NACK 전송을 위하여 사용되는 제어 채널이다. PUCCH 포맷 1a/1b에 있어서 BPSK 또는 QPSK 변조 방식을 이용하여 변조된 심볼은 길이 12의 CAZAC 시퀀스로 승산(multiply)된다. CAZAC 시퀀스 승산 후에, 직교 시퀀스로 블록 방향으로(block-wise) 확산된다. 일반 ACK/NACK 정보에 대해서는 길이 4의 하다마드(Hadamard) 시퀀스가 사용되고, 짧은(shortened) ACK/NACK 정보 및 참조신호(Reference Signal (또는 Reference Symbol); RS)에 대해서는 길이 3의 DFT(Discrete Fourier Transform) 시퀀스가 사용될 수 있다. 확장된 CP의 경우의 참조신호에 대해서는 길이 2의 하다마드 시퀀스가 사용될 수 있다.

단말은 HARQ ACK/NACK 및 SR을 동일 서브프레임에서 전송할 수도 있다. 긍정(positive) SR 전송을 위해 단말은 SR용으로 할당된 자원을 통해 HARQ ACK/NACK을 전송할 수 있다. 부정(negative) SR 전송을 위해서는 단말은 ACK/NACK용으로 할당된 자원을 통해 HARQ ACK/NACK을 전송할 수 있다.

다음으로, PUCCH 포맷 2/2a/2b에 대하여 설명한다. PUCCH 포맷 2/2a/2b는 채널 측정 피드백(CQI, PMI, RI)을 전송하기 위한 제어 채널이다.

PUCCH 포맷 2/2a/2b 에서는 CAZAC 시퀀스에 의한 변조를 지원하고, QPSK 변조된 심볼이 길이 12 의 CAZAC 시퀀스로 승산될 수 있다. 시퀀스의 순환 시프트는 심볼 및 슬롯 간에 변경될 수 있다. 참조신호(RS)에 대해서 직교 커버링이 사용될 수 있다.

도 14는 CQI 정보 비트의 채널 구조를 나타내는 도면이다. CQI 정보 비트는 하나 이상의 필드를 포함할 수 있다. 예를 들어, MCS를 결정하는 CQI 인덱스를 지시하는 CQI 필드, 코드북 상의 프리코딩 행렬의 인덱스를 지시하는 PMI 필드, 랭크를 지시하는 RI 필드 등이 CQI 정보 비트에 포함될 수 있다.

도 14(a)를 참조하여, 하나의 슬롯에 포함되는 7 개의 SC-FDMA 심볼 중 3개의 SC-FDMA 심볼 간격만큼 떨어진 2개의 SC-FDMA 심볼에는 참조신호(RS)가 실리고, 나머지 5개의 SC-FDMA 심볼에는 CQI 정보가 실릴 수 있다. 한 슬롯 안에 두 개의 RS가 사용된 것은 고속 단말을 지원하기 위해서이다. 또한, 각 단말은 시퀀스를 사용하여 구분될 수 있다. CQI 정보 심볼들은 SC-FDMA 심볼 전체에 변조되어 전달되고, SC-FDMA 심볼은 하나의 시퀀스로 구성되어 있다. 즉, 단말은 각 시퀀스로 CQI를 변조해서 전송할 수 있다.

하나의 TTI에 전송할 수 있는 심볼 수는 10개이고, CQI 정보의 변조는 QPSK까지 정해져 있다. SC-FDMA 심볼에 대해 QPSK 매핑을 사용하는 경우 2비트의 CQI 값이 실릴 수 있으므로, 한 슬롯에 10비트의 CQI 값을 실을 수 있다. 따라서, 한 서브프레임에 최대 20비트의 CQI 값을 실을 수 있다. CQI 정보를 주파수 영역에서 확산시키기 위해 주파수 영역 확산 부호를 사용할 수 있다.

주파수 영역 확산 부호로는 CAZAC 시퀀스(예를 들어, ZC 시퀀스)를 사용할 수 있다. 또한, 주파수 영역 확산 부호로 상관 특성이 우수한 다른 시퀀스를 적용할 수도 있다. 특히, 각 제어채널은 서로 다른 순환 시프트(cyclic shift) 값을 갖는 CASAC 시퀀스를 적용하여 구분될 수 있다. 주파수 영역 확산된 CQI 정보에 IFFT가 수행된다.

도 14(b)는 확장된 CP의 경우, PUCCH 포맷 2/2a/2b 전송의 예를 나타낸다. 하나의 슬롯은 6 SC-FDMA 심볼을 포함한다. 각 슬롯의 6 OFDM 심벌 중 1 OFDM 심볼에는 RS가 실리고, 나머지 5 OFDM 심볼에는 CQI 정보 비트가 실릴 수 있다. 이를 제외하면, 도 14(a)의 일반 CP의 경우의 예가 그대로 적용될 수 있다.

도 14(a) 및 14(b)의 RS에 대하여 사용되는 직교 커버링은 표 2와 같다.

도 15를 참조하여 CQI 정보와 ACK/NACK 정보의 동시 전송에 대하여 설명한다.

일반 CP의 경우에 PUCCH 포맷 2a/2b을 사용하여 CQI 정보와 ACK/NACK 정보를 동시에 전송할 수 있다. ACK/NACK 정보는 CQI RS가 전송되는 심볼을 통하여 전송될 수 있다. 즉, 일반 CP의 경우 두 번째 RS 는 ACK/NACK 심볼로 변조될 수 있다. ACK/NACK 심볼이 PUCCH 포맷 1a와 같이 BPSK 방식으로 변조되는 경우에는 CQI RS가 ACK/NACK 심볼로 BPSK 방식으로 변조되고, ACK/NACK 심볼이 PUCCH 포맷 1b와 같이 QPSK 방식으로 변조되는 경우에는 CQI RS가 ACK/NACK 심볼로 QPSK 방식으로 변조될 수 있다. 한편, 확장된 CP의 경우에는 PUCCH 포맷 2를 사용하여 CQI 정보와 ACK/NACK 정보를 동시에 전송하며, 이를 위하여 CQI 정보와 ACK/NACK 정보가 조인트 코딩(joint coding)될 수 있다.

전술한 사항 이외에 PUCCH에 대한 설명은 3GPP 표준문서 (예를 들어, 3GPP TS36.211 5.4절)를 참조할 수 있으며, 그 구체적인 내용은 설명의 명확성을 위하여 생략한다. 그러나, PUCCH에 대하여 상기 표준문서에 개시된 내용은 이하에서 설명하는 본 발명의 다양한 실시형태에서 이용되는 PUCCH에 적용될 수 있음을 밝힌다.

채널 상태 정보 피드백

MIMO 기법을 올바르게 수행하기 위해서 수신단에서는 랭크 지시자(RI), 프리코딩 행렬 인덱스(PMI) 및 채널품질지시자(CQI)를 송신단으로 피드백할 수 있다. 이들 RI, PMI 및 CQI 를 통칭하여 채널상태정보(Channel Status Information; CSI)라고 할 수도 있다. 또는, RI, PMI 및 CQI 를 포함하는 채널정보의 개념으로서 CQI 라는 용어를 사용할 수도 있다.

도 16은 채널상태정보의 피드백을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 송신기로부터의 MIMO 전송은 채널(H)를 통해 수신기에서 수신될 수 있다. 수신기는 수신 신호에 기초하여 코드북으로부터 선호하는 프리코딩 행렬을 선택하고, 선택된 프리코딩 행렬 인덱스(PMI)를 송신기로 피드백할 수 있다. 또한, 수신기는 수신 신호의 신호-대-간섭및잡음비(Signal-to-Interference plus Noise Ratio; SINR) 등을 측정하여 채널 품질 정보(CQI)를 계산하여 송신기로 피드백할 수 있다. 또한, 수신기는 수신 신호에 대한 랭크 지시자(RI)를 송신기로 피드백할 수 있다. 송신기는 수신기로부터 피드백 받은 RI 및 CQI 정보를 이용하여 수신기로의 데이터 전송을 위해 적절한 레이어의 개수, 시간/주파수 자원 및 변조및코딩기법(Modulation and Coding Scheme; MCS) 등을 정할 수 있다. 또한, 송신기는 수신기로부터 피드백 받은 PMI가 지시하는 프리코딩 행렬(W _l )을 이용하여 프리코딩이 수행된 전송 신호를 복수의 안테나를 통해 전송할 수 있다.

이하에서는 채널 상태 정보의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.

RI는 채널 랭크 (송신기로부터의 전송에 이용되는 레이어의 개수)에 대한 정보이다. RI는 할당된 전송 레이어의 개수로부터 결정되며, 관련된 하향링크제어정보(DCI)로부터 획득될 수 있다.

PMI는 송신기로부터의 전송에 이용되는 프리코딩 행렬에 대한 정보이다. 수신기로부터 피드백되는 프리코딩 행렬은, RI에 의하여 지시되는 레이어의 개수를 고려하여 결정된다. PMI 는 폐-루프 공간다중화(SM) 및 긴 지연 CDD(large delay CDD) 전송의 경우에 피드백될 수 있다. 개-루프 전송의 경우에는, 송신기가 미리 결정된 규칙에 따라 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 수신기가 각각의 랭크(랭크 1 내지 4)에 대해서 PMI를 선택하는 과정은 다음과 같다. 수신기는 각각의 PMI에 대하여 후처리(post processing) SINR을 계산하고, 계산된 SINR을 총합 용량(sum capacity)로 변환하여, 총합 용량에 기초하여 최적의(best) PMI를 선택할 수 있다. 즉, 수신기가 PMI를 계산하는 것은 총합 용량에 기초하여 최적의 PMI를 찾는 과정이라 할 수 있다. 수신기로부터 PMI를 피드백 받은 송신기는, 수신기가 추천하는 프리코딩 행렬을 그대로 이용할 수 있고, 이러한 사실을 수신기로의 데이터 전송 스케줄링 할당 정보에 1 비트의 지시자로서 포함시킬 수 있다. 또는, 송신기는 수신기로부터 피드백 받은 PMI가 나타내는 프리코딩 행렬을 그대로 이용하지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 송신기가 수신기로의 데이터 전송에 이용하는 프리코딩 행렬 정보를 스케줄링 할당 정보에 명시적으로 포함시킬 수 있다. PMI에 대한 구체적인 사항은 3GPP 표준문서 (예를 들어, 3GPP TS36.211)을 참조할 수 있다.

CQI는 채널 품질을 나타내는 정보이다. CQI는 미리 결정된 MCS 조합으로서 표현될 수 있다. CQI 인덱스는 다음의 표 3 과 같이 주어질 수 있다.

상기 표 3 에서 나타내는 바와 같이 CQI 인덱스는 4 비트 (즉, CQI 인덱스 0 내지 15)로 표현되고, 각각의 CQI 인덱스는 해당하는 변조기법(modulation scheme) 및 코드 레이트(code rate)를 나타낸다.

CQI 계산 방법에 대하여 설명한다. 3GPP 표준문서(예를 들어, 3GPP TS36.213)에서는 단말이 CQI 인덱스를 계산함에 있어서 다음과 같은 가정을 고려할 것을 정의하고 있다.

(1) 한 서브프레임의 처음 3 개의 OFDM 심볼들은 제어 시그널링에 의해 점유됨

(2) 주 동기신호(primary synchronization signal), 부(secondary) 동기 신호 또는 물리방송채널(PBCH)에 의해 사용되는 자원요소는 없음

(3) 비-MBSFN 서브프레임의 CP 길이

(4) 리던던시 버전(Redundancy Version)은 0 임

(5) PDSCH 전송 기법은 단말에 대해 현재 설정된 전송 모드(디폴트 모드일 수 있음)에 따름

(6) PDSCH EPRE(Energy Per Resource Element) 대 셀-특정 참조신호 EPRE의 비(ratio)는 ρ _A 의 예외를 가지고 주어진 바와 같음 (ρ _A 는 다음과 같은 가정에 따를 수 있다. 단말이, 임의의 변조 기법에 대해서, 4 개의 셀-특정 안테나 포트 구성의 전송 모드 2로 설정되거나, 또는 4 개의 셀-특정 안테나 포트 구성이면서 관련된 RI가 1인 전송 모드 3으로 설정되는 경우에는, ρ _A =P _A +Δ _offset +10log₁₀(2)[dB] 이다. 그 외의 경우에는, 임의의 변조 기법 및 임의의 레이어 개수에 대해서, ρ _A =P _A +Δ _offset [dB] 이다. Δ _offset 은 상위계층 시그널링에 의해 설정되는 nomPDSCH-RS-EPRE-Offset 파라미터에 의해 주어진다.)

이와 같은 가정을 정의한 것은 CQI가 채널 품질에 대한 정보뿐만 아니라 해당 단말에 대한 다양한 정보를 포함하고 있음을 의미한다. 즉, 같은 채널 품질에서도 해당 단말의 성능에 따라 서로 다른 CQI 인덱스를 피드백할 수 있기 때문에 일정한 기준을 정의하는 것이다.

단말이 기지국으로부터 하향링크 참조신호(RS)를 수신하고, 수신된 참조신호를 통해 채널의 상태를 파악할 수 있다. 여기서, 참조신호는 기존의 3GPP LTE 시스템에서 정의하는 공용참조신호(Common Reference Signal; CRS)일 수 있고, 확장된 안테나 구성을 갖는 시스템(예를 들어, 3GPP LTE-A 시스템)에서 정의하는 채널상태정보-참조신호(Channel Status Information Reference Signal; CSI-RS)일 수도 있다. 단말은 참조신호를 통해 파악된 채널에서 CQI 계산을 위해 주어진 가정을 만족하면서, 블록에러율(Block Error Rate; BLER)이 10％를 넘지 않는 CQI 인덱스를 계산할 수 있다. 단말은 계산된 CQI 인덱스를 기지국으로 전송할 수 있다. 단말이 CQI 인덱스를 계산함에 있어서 간섭 추정을 개선하는 방법을 적용하지는 않는다.

단말이 채널의 상태를 파악하고 적합한 MCS를 구하는 과정은 단말 구현 측면에서 다양한 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 단말은 참조신호를 이용하여 채널 상태 또는 유효 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)를 계산할 수 있다. 또한, 채널 상태 또는 유효 SINR은 전체 시스템 대역폭 (set S 라 칭할 수 있음) 상에서 측정되거나, 또는 일부 대역폭 (특정 서브대역 또는 특정 RB) 상에서 측정될 수 있다. 전체 시스템 대역폭(set S)에 대한 CQI를 광대역(Wideband; WB) CQI라 하고, 일부 대역에 대한 CQI를 서브대역(SB) CQI라 할 수 있다. 단말은 계산된 채널 상태 또는 유효 SINR에 기반하여, 가장 높은 MCS를 구할 수 있다. 가장 높은 MCS는, 디코딩시 전송블록에러율이 10％를 초과하지 않고 CQI 계산에 대한 가정을 만족하는 MCS를 의미한다. 단말은 구해진 MCS에 관련된 CQI 인덱스를 결정하고, 결정된 CQI 인덱스를 기지국으로 보고할 수 있다.

또한, 단말이 CQI 만을 전송하는 경우(CQI-only transmission)를 고려할 수 있다. 이는 PUSCH 상의 데이터 없이 비주기적(aperiodic)으로 CQI를 전송하는 경우에 해당한다. 비주기적인 CQI 전송은 기지국으로부터의 요청에 의해 이벤트 기반(event triggered) 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 기지국으로부터의 요청은 하향링크제어정보(DCI) 포맷 0 상에서 1 비트로 정의되는 CQI 요청(CQI request)일 수 있다. 또한, CQI만의 전송을 위해서, 아래의 표 4 에서 MCS 인덱스 (I_MCS) 29가 시그널링될 수 있다. 이 경우, DCI 포맷 0 의 CQI 요청 비트는 1 로 설정되고, 4 RB 이하의 전송이 설정되며, PUSCH 데이터 재전송에 있어서의 리던던시 버전1(RV1)이 지시되고, 변조 차수(Modulation Order) Q_m 은 2 로 설정될 수 있다. 즉, CQI만을 전송하는 경우에는 변조기법으로 QPSK만이 사용될 수 있다.

이하에서는 채널품질정보의 보고 동작에 대해 구체적으로 설명한다.

3GPP LTE 시스템에서는 하향링크 수신 주체(예를 들어, 단말)가 하향링크 전송 주체(예를 들어, 기지국)에 접속되어 있을 때에, 하향링크로 전송되는 참조신호의 수신강도(RSRP: reference signal received power), 참조신호의 품질(RSRQ: reference signal received quality) 등에 대한 측정을 임의의 시간에 수행하여, 측정 결과를 기지국에게 주기적(periodic)으로 혹은 이벤트 기반(event triggered)으로 보고할 수 있다.

셀룰라 OFDM 무선 패킷 통신 시스템에서 각각의 단말은 하향링크 채널상황에 따른 하향링크 채널정보를 상향링크를 통해 보고하며, 기지국은 각각의 단말로부터 받은 하향링크 채널정보를 이용하여 각각의 단말 별로 데이터 전송을 위해 적절한 시간/주파수 자원 및 변조및코딩기법(Modulation and Coding Scheme; MCS) 등을 정할 수 있다.

기존의 3GPP LTE 시스템(예를 들어, 3GPP LTE 릴리즈-8 시스템)의 경우 이러한 채널정보는 CQI(Channel Quality Indication), PMI (Precoding Matrix Indicator) 및 RI (Rank Indication)로 구성될 수 있고, 각각의 단말의 전송 모드에 따라 CQI, PMI 및 RI 가 모두 전송되거나 그 중 일부만 전송될 수도 있다. CQI는 단말의 수신신호품질(received signal quality)에 의해 정해지는데, 이는 일반적으로 하향링크 참조신호의 측정에 기반하여 결정될 수 있다. 이때 실제로 기지국에게 전달되는 CQI 값은, 단말이 측정한 수신신호품질에서 블록에러율(Block Error Rate; BLER)을 10％ 이하로 유지하면서 최대의 성능을 낼 수 있는 MCS에 해당된다.

또한 이러한 채널정보의 보고방식은 주기적으로 전송되는 주기적 보고(periodic reporting)와 기지국의 요청에 의해서 전송되는 비주기적 보고(aperiodic reporting)로 나눠진다.

비주기적 보고의 경우, 기지국이 단말에게 내려주는 상향링크 스케줄링 정보에 포함된 1 비트의 요청 비트(CQI request bit)에 의해 각각의 단말에게 설정되며, 각각의 단말은 이 정보를 받으면 자신의 전송 모드를 고려한 채널정보를 물리상향링크공유채널(PUSCH)를 통해서 기지국에 전달할 수 있다. 동일한 PUSCH 상에서 RI 및 CQI/PMI 가 전송되지 않도록 설정될 수 있다.

주기적 보고의 경우, 상위계층 신호를 통해 채널정보가 전송되는 주기와 해당 주기에서의 오프셋(offset) 등이 서브프레임 단위로 각각의 단말에게 시그널링되며, 정해진 주기에 따라 각각의 단말의 전송 모드를 고려한 채널정보가 물리상향링크제어채널(PUCCH)를 통해서 기지국에 전달될 수 있다. 정해진 주기에 따라 채널정보가 전송되는 서브프레임에 상향링크로 전송되는 데이터가 동시에 존재하는 경우에는, 이때는 해당 채널정보를 물리상향링크제어채널(PUCCH)이 아닌 데이터와 함께 물리상향링크공유채널(PUSCH)를 통해서 전송할 수 있다. PUCCH를 통한 주기적 보고의 경우에는 PUSCH에 비하여 제한된 비트가 사용될 수 있다. 동일한 PUSCH 상에서 RI 및 CQI/PMI 가 전송될 수 있다.

주기적 보고와 비주기적 보고가 동일한 서브프레임 내에서 충돌하는 경우에는 비주기적 보고만이 수행될 수 있다.

WB CQI/PMI를 계산함에 있어서 가장 최근에 전송된 RI를 사용할 수 있다. PUCCH 보고 모드(reporting mode)에서의 RI는 PUSCH 보고 모드에서의 RI와 독립적(independent)이며, PUSCH 보고 모드에서의 RI는 해당 PUSCH 보고 모드에서의 CQI/PMI 에 대해서만 유효(valid)하다.

PUCCH 보고 모드에 대한 CQI/PMI/RI 피드백 타입은 4 가지로 구분될 수 있다. 타입 1 은 단말이 선택한 서브대역에 대한 CQI 피드백이다. 타입 2 는 WB CQI 피드백 및 WB PMI 피드백이다. 타입 3 은 RI 피드백이다. 타입 4 는 WB CQI 피드백이다.

표 5를 참조하면, 채널정보의 주기적 보고(periodic reporting)에 있어서 CQI 와 PMI 피드백 타입에 따라, 모드 1-0, 1-1, 2-0 및 2-1의 4가지 보고 모드(reporting mode)로 나눌 수 있다.

CQI 피드백 타입에 따라 WB (wideband) CQI와 SB (subband) CQI로 나눠지며, PMI 전송 여부에 따라 No PMI와 단일(single) PMI 로 나눠진다. 표 5 에서는 No PMI 가 개-루프(Open-loop; OL), 전송 다이버시티(Transmit Diversity; TD) 및 단일-안테나(single-antenna)의 경우에 해당하고, 단일 PMI 는 폐-루프(closed-loop; CL)에 해당함을 나타낸다.

모드 1-0 는 PMI 전송은 없고 WB CQI 가 전송되는 경우이다. 이 경우 RI는 개-루프(OL) 공간 다중화(Spatial Multiplexing; SM)의 경우에만 전송되고, 4 비트로 표현되는 하나의 WB CQI 가 전송될 수 있다. RI가 1 초과인 경우에는, 제 1 코드워드에 대한 CQI 가 전송될 수 있다. 모드 1-0에서는, 설정된 보고 주기 내에서 전술한 피드백 타입 3 및 피드백 타입 4 가 각각 상이한 타이밍에 다중화되어 전송될 수 있다 (이를 시간분할다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식의 채널정보 전송이라 할 수 있다).

모드 1-1 은 단일 PMI 및 WB CQI 가 전송되는 경우이다. 이 경우, RI 전송과 함께, 4 비트의 WB CQI 및 4 비트의 WB PMI 가 전송될 수 있다. 추가적으로, RI 가 1 초과인 경우에는, 3 비트의 WB 공간 차등 CQI (Wideband Spatial Differential CQI) CQI가 전송될 수 있다. 2 코드워드 전송에 있어서 WB 공간 차등 CQI는, 코드워드 1 에 대한 WB CQI 인덱스와 코드워드 2 에 대한 WB CQI 인덱스의 차이 값을 나타낼 수 있다. 이들 차이값은 집합 {-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3} 중 하나의 값을 가지고, 3 비트로 표현될 수 있다. 모드 1-1 에서는, 설정된 보고 주기 내에서 전술한 피드백 타입 2 및 피드백 타입 3 이 각각 상이한 타이밍에 다중화되어 전송될 수 있다.

모드 2-0 은 PMI 전송은 없고 단말이 선택한(UE selected) 대역의 CQI 가 전송되는 경우이다. 이 경우 RI는 개-루프 공간 다중화(OL SM)의 경우에만 전송되고, 4 비트로 표현되는 WB CQI 가 전송될 수 있다. 또한, 각각의 대역폭 부분(Bandwidth Part; BP)에서 최적(Best-1)의 CQI가 전송되고, Best-1 CQI는 4 비트로 표현될 수 있다. 또한, Best-1 을 지시하는 L 비트의 지시자(indicator)가 함께 전송될 수 있다. RI가 1 초과인 경우에는, 제 1 코드워드에 대한 CQI 가 전송될 수 있다. 모드 2-0 에서는, 설정된 보고 주기 내에서 전술한 피드백 타입 1, 피드백 타입 3 및 피드백 타입 4 가 각각 상이한 타이밍에 다중화되어 전송될 수 있다.

모드 2-1 은 단일 PMI 및 단말이 선택한(UE selected) 대역의 CQI 가 전송되는 경우이다. 이 경우, RI 전송과 함께, 4 비트의 WB CQI, 3 비트의 WB 공간 차등 CQI 및 4 비트의 WB PMI 가 전송될 수 있다. 추가적으로, 각각의 대역폭 부분(BP)에서 4 비트의 Best-1 CQI가 전송되고, L 비트의 Best-1 지시자가 함께 전송될 수 있다. 추가적으로, RI가 1 초과인 경우에는, 3 비트의 Best-1 공간 차등 CQI가 전송될 수 있다. 이는 2 코드워드 전송에 있어서, 코드워드 1 의 Best-1 CQI 인덱스와 코드워드 2 의 Best-1 CQI 인덱스의 차이값을 나타낼 수 있다. 모드 2-1 에서는, 설정된 보고 주기 내에서 전술한 피드백 타입 1, 피드백 타입 2 및 피드백 타입 3 이 각각 상이한 타이밍에 다중화되어 전송될 수 있다.

단말이 선택한(UE selected) SB CQI 보고 모드에 있어서, 대역폭 부분(BP)의 서브대역 크기는 표 6 과 같이 정의될 수 있다.

상기 표 6 에서는 시스템 대역폭의 크기에 따른 대역폭 부분(BP)의 설정 및 각각의 BP 내의 서브대역의 크기를 나타낸다. 단말은 각각의 BP 내에서 선호하는(preferred) 서브대역을 선택하고, 해당 서브대역에 대한 CQI를 계산할 수 있다. 표 6 에서 시스템 대역폭의 크기가 6 또는 7 인 경우는 서브대역 크기 및 대역폭 부분(BP) 개수의 적용이 없는 것으로 나타내며, 이는 WB CQI 만이 적용될 수 있고 서브대역은 존재하지 않으며 BP 는 1 인 것을 의미할 수 있다.

도 17은 단말이 선택한(UE selected) CQI 보고 모드를 설명하기 위한 도면이다.

는 전체 대역폭의 RB 개수를 나타낸다. 전체 대역폭은 N (1, 2, 3, ..., N) 개의 CQI 서브대역으로 나뉠 수 있다. 하나의 CQI 서브대역은 표 6 에서 정의하는 k 개의 RB 를 포함할 수 있다. 전체 대역폭의 RB 개수가 k 의 정수배가 아닌 경우에, 마지막 (N 번째) CQI 서브대역을 구성하는 RB의 개수는 수학식 14 에 의해 결정될 수 있다.

수학식 14 에서

은 floor 연산을 나타내며,

또는 floor(x)는 x를 초과하지 않는 최대의 정수를 의미한다.

또한, N_J 개의 CQI 서브대역들은 하나의 대역폭 부분(BP)을 구성하고, 전체 대역폭은 J 개의 BP로 나뉠 수 있다. 단말은 하나의 BP 중에서 선호하는 최적의 하나(Best-1)의 CQI 서브대역에 대한 CQI 인덱스를 계산하고 PUCCH를 통해 CQI 인덱스를 전송할 수 있다. 이 때, 하나의 BP에서 선택된 Best-1 CQI 서브대역이 어떤 것인지를 나타내는 Best-1 지시자가 함께 전송될 수 있다. Best-1 지시자는 L 비트로 구성될 수 있고, L 은 수학식 15와 같다.

수학식 15에서

는 ceiling 연산을 나타내며,

또는 ceiling(x) 는 x 보다 작지 않은 최소의 정수를 의미한다.

위와 같은 방식으로 단말이 선택한(UE selected) CQI 보고 모드에 있어서, CQI 인덱스가 계산되는 주파수 대역을 결정할 수 있다. 이하에서는, CQI 전송 주기에 대하여 설명한다.

각각의 단말은 채널정보의 전송 주기와 오프셋의 조합으로 이루어진 정보를 상위 계층에서 RRC 시그널링(signaling)을 통해서 전송 받을 수 있다. 단말은 제공받은 채널 정보 전송 주기에 대한 정보에 기초하여 채널 정보를 기지국으로 전송할 수 있다.

도 18은 단말이 주기적으로 채널 정보를 전송하는 방식의 일례를 도시한다. 예를 들어 채널정보의 전송 주기가 '5' 이고 오프셋이 '1' 을 나타내는 조합의 정보를 단말이 받은 경우에는, 단말은 5개의 서브프레임 단위로 채널정보를 전송하되, 0번째 서브프레임을 기준으로 하여 서브프레임 인덱스가 증가하는 방향으로 하나의 서브프레임 오프셋을 두고 PUCCH를 통해 채널 정보를 전송할 수 있다. 이때 서브프레임의 인덱스는 시스템 프레임 번호(n _f )와 시스템 프레임 내의 20 개의 슬롯 인덱스(n _s , 0 ∼ 19)의 조합으로 이루어질 수 있다. 하나의 서브프레임은 2 개의 슬롯으로 구성되므로 서브프레임 인덱스는 10×n _f +floor(n _s /2)로 표현될 수 있다.

CQI 피드백 타입에 따라 WB CQI만을 전송하는 타입과 WB CQI와 SB CQI 모두를 전송하는 타입이 존재한다. WB CQI만을 전송하는 타입의 경우, 매 CQI 전송주기에 해당하는 서브프레임에서 전체 대역에 대한 WB CQI 정보를 전송한다. WB 주기적 CQI 피드백의 전송주기는 {2, 5, 10, 16, 20, 32, 40, 64, 80, 160} ms 또는 전송하지 않음으로 설정될 수 있다. 이때 표 5에서의 PMI 피드백 타입에 따라 PMI도 전송해야 하는 경우에는 PMI 정보를 CQI 정보와 함께 전송한다. WB CQI와 SB CQI 모두를 전송하는 타입의 경우, WB CQI와 SB CQI를 번갈아 가면 전송할 수 있다.

도 19는 WB CQI와 SB CQI 모두를 전송하는 방식의 일례를 나타내는 도면이다. 도 19에서는, 예를 들어, 16개의 자원블록(RB)으로 구성된 시스템을 도시한다. 시스템의 주파수 대역이 16개의 RB를 가진 시스템의 경우, 예를 들어, 두 개의 대역폭부분(BP)으로 구성될 수 있고 (BP0 및 BP1), 각각의 BP는 각각 두 개의 서브대역(SB)으로 구성될 수 있으며 (SB0 및 SB1), 각각의 SB는 4개의 RB로 구성되는 것을 가정한다. 이때 표 6 과 관련하여 설명한 바와 같이 전체 시스템 대역이 몇 개의 RB로 구성되어 있느냐에 따라 BP의 개수 및 각각의 SB의 크기가 정해지며, RB의 개수, BP의 개수 및 SB의 크기에 따라 각각의 BP가 몇 개의 SB로 구성되는지가 결정될 수 있다.

WB CQI와 SB CQI 모두를 전송하는 타입의 경우, CQI 전송 서브프레임에 WB CQI를 전송한 다음, 그 다음 전송 서브프레임에서는 BP0에서 SB0과 SB1중에서 채널 상태가 좋은 SB(즉, Best-1)에 대한 CQI와 해당 SB의 인덱스(즉, Best-1 지시자)를 전송하며, 그 다음 전송 서브프레임에서는 BP1에서의 SB0과 SB1중에서 채널 상태가 좋은 SB(즉, Best-1)에 대한 CQI와 해당 SB의 인덱스(즉, Best-1 지시자)를 전송하게 된다. 이렇게 WB CQI를 전송한 후, 각각의 BP에 대한 CQI 정보를 순차적으로 전송하게 되는데, 이때 한번 전송한 WB CQI와 그 다음에 전송될 WB CQI 사이에 BP에 대한 CQI 정보를 순차적으로 1∼4번까지 전송할 수 있다. 예를 들어, 두 WB CQI 사이에 BP에 대한 CQI 정보를 1번 전송하는 경우, WB CQI → BP0 CQI → BP1 CQI → WB CQI순으로 전송될 수 있다. 다른 예로, 두 WB CQI 사이에 BP에 대한 CQI 정보를 4번 전송하는 경우, WB CQI → BP0 CQI → BP1 CQI → BP0 CQI → BP1 CQI → BP0 CQI → BP1 CQI → BP0 CQI → BP1 CQI → WB CQI순으로 전송될 수 있다. 두 WB CQI 사이에서 BP 에 대한 CQI가 몇 번 순차적으로 전송될 것이냐에 대한 정보는, 상위 계층에서 시그널링되며, WB CQI나 SB CQI나에 상관없이, 상기 도 18 에서 예시한 상위 계층에서 시그널링되는 채널 정보 전송 주기와 오프셋의 조합의 정보에 해당되는 서브프레임에서 PUCCH를 통해서 전송할 수 있다.

이때 PMI 피드백 타입에 따라 PMI도 전송해야 하는 경우에는 PMI 정보를 CQI 정보와 함께 전송하는데, 해당 서브프레임에 상향링크 데이터 전송을 위한 PUSCH가 존재한다면 PUCCH가 아닌 PUSCH를 통해 데이터와 함께 CQI 및 PMI를 전송할 수 있다.

도 20 은 WB CQI와 SB CQI가 모두 전송되는 경우의 CQI 전송 방식의 일례를 나타내는 도면이다. 도 20에서는 상기 도 18과 같이 채널 정보 전송 주기가 '5' 이고 오프셋이 '1' 인 조합의 정보를 시그널링 받고, 두 WB CQI/PMI 사이에 BP 에 대한 정보가 1 번 순차적으로 전송되는 경우의 단말의 채널 정보 전송 동작의 일례를 나타낸다.

한편, RI의 전송의 경우, RI는 WB CQI/PMI 전송 주기의 몇 배수로 전송되는 지와 그 전송 주기에서의 오프셋의 조합으로 시그널링될 수 있다. 이때의 오프셋은 CQI/PMI 전송 오프셋에 대한 상대적 오프셋으로서 정의된다. 예를 들어 CQI/PMI 전송 주기의 오프셋이 '1' 이고 RI의 전송 주기의 오프셋이 '0' 이라면, RI 전송주기의 오프셋은 CQI/PMI 전송 주기의 오프셋과 동일함을 의미한다. RI 전송 주기의 오프셋은 0과 음수인 값으로 정의될 수 있다.

도 21 은 상기 도 20과 같은 CQI/PMI 전송이 설정된 경우, RI 전송 주기가 WB CQI/PMI 전송 주기의 1배이며, RI 전송 주기의 오프셋이 '-1' 인 경우를 예시적으로 나타낸다. RI 전송 주기는 WB CQI/PMI 전송 주기의 1배이므로 동일한 주기를 가지고, RI 오프셋 값 '-1' 은 도 20 에서의 CQI 오프셋 '1' 에 대한 상대적으로 ' -1' 값을 가짐을 의미하므로, 서브프레임 인덱스 0번을 기준으로 RI가 전송될 수 있다.

또한, RI 전송과 WB CQI/PMI 또는 SB CQI/PMI 전송이 겹치는 경우, WB CQI/PMI 또는 SB CQI/PMI 를 누락(dropping)할 수 있다. 예를 들어, 만약 RI의 오프셋이 '-1' 이 아닌 '0' 이라면 WB CQI/PMI와 RI의 전송 서브프레임이 겹치게 되며, 이 경우에는 WB CQI/PMI를 누락하고 RI를 전송할 수 있다.

이와 같은 조합에 의해 CQI, PMI, RI가 전송될 수 있고, 이러한 정보들은 상위 계층의 RRC 시그널링에 의해 각각의 단말에서 전송될 수 있다. 기지국은 각각의 단말의 채널 상황 및 기지국 내의 단말 분포 상황 등을 고려하여, 각각의 단말에 적합한 정보를 전송해 줄 수 있다.

한편, PUCCH 상의 보고 타입에 대한 SB CQI, WB CQI/PMI, RI 및 WB CQI에 대한 페이로드 크기(payload size)는 표 7과 같이 설정될 수 있다.

다음으로, PUSCH를 이용한 비주기적 CQI, PMI, RI 전송에 대하여 설명한다.

비주기적 보고의 경우, 동일한 PUSCH 상에서 RI와 CQI/PMI 가 전송될 수 있다. 비주기적 보고 모드에 있어서 RI 보고는 해당 비주기적 보고 모드에서의 CQI/PMI 보고에 대해서만 유효하다. 모든 랭크 값에 대해서 지원되는 CQI-PMI 조합은 다음의 표 8 과 같다.

표 8 의 모드 1-2는 WB 피드백에 대한 것이다. 모드 1-2에서, 각각의 서브대역에 대해 선호하는 프리코딩 행렬은 해당 서브대역에서만의 전송을 가정하여 코드북 서브셋(subset)으로부터 선택될 수 있다. 단말은 코드워드마다 하나의 WB CQI 를 보고할 수 있으며, WB CQI 는 전체 시스템 대역폭(set S)의 서브대역들 상에서의 전송 및 각각의 서브대역에서의 대응하는 선택된 프리코딩 행렬을 사용하는 것을 가정하여 계산될 수 있다. 단말은 서브대역 각각에 대하여 선택된 PMI를 보고할 수 있다. 여기서, 서브대역 크기는 아래의 표 9와 같이 주어질 수 있다. 표 9 에서 시스템 대역폭의 크기가 6 또는 7 인 경우는 서브대역 크기의 적용이 없는 것으로 나타내며, 이는 WB CQI 만이 적용될 수 있고 서브대역는 존재하지 않는 것을 의미할 수 있다.

표 8의 모드 3-0 및 3-1 은 상위계층에 의해 구성되는(configured) 서브대역 피드백에 대한 것이다.

모드 3-0 에서, 단말은 전체 시스템 대역폭(set S) 서브대역들 상에서의 전송을 가정하여 계산되는 WB CQI 값을 보고할 수 있다. 단말은 각각의 서브대역에 대하여 하나의 서브대역 CQI 값을 또한 보고할 수 있다. 서브대역 CQI 값은 해당 서브대역에서만의 전송을 가정하여 계산될 수 있다. WB CQI 및 SB CQI 모두는, RI＞1 인 경우에도, 코드워드 1 에 대한 채널 품질을 나타낼 수 있다.

모드 3-1 에서, 단일 프리코딩 행렬이 전체 시스템 대역폭(set S) 서브대역들 상에서의 전송을 가정하여 코드북 서브셋으로부터 선택될 수 있다. 단말은 각각의 서브대역에 대해 코드워드마다 하나의 SB CQI 값을 보고할 수 있다. SB CQI 값은 모든 서브대역들에서 단일 프리코딩 행렬이 사용되고 대응하는 서브대역에서의 전송을 가정하여 계산될 수 있다. 단말은 코드워드마다 WB CQI 값을 보고할 수 있다. WB CQI 값은 모든 서브대역들에서 단일 프리코딩 행렬이 사용되고 전체 시스템 대역폭(set S) 서브대역들에서의 전송을 가정하여 계산될 수 있다. 단말은 선택된 단일 프리코딩 행렬 지시자를 보고할 수 있다. 각각의 코드워드마다의 SB CQI 값은 2 비트의 서브대역 차등 CQI 오프셋 (subband differential CQI offset)을 이용하여 WB CQI에 대한 차이값으로서 표현될 수 있다. 즉, 서브대역 차등 CQI 오프셋은 SB CQI 인덱스와 WB CQI 인덱스의 차이값으로서 정의된다. 서브대역 차등 CQI 오프셋 값은 {-2, 0, +1, +2} 중 하나의 값을 가질 수 있다. 또한, 서브대역 크기는 표 9 와 같이 주어질 수 있다.

표 8의 모드 2-0 및 2-2 는 단말이 선택한(UE selected) 서브대역 피드백에 대한 것이다. 모드 2-0 및 2-2 는 최적의 M 개(best-M)의 평균(average)를 보고하는 것으로 간략하게 설명할 수 있다.

모드 2-0 에서, 단말은 전체 시스템 대역폭(set S) 내에서 M 개의 선호하는 서브대역의 집합(즉, best-M)을 선택할 수 있다. 하나의 서브대역 크기는 k 이고, 각각의 시스템 대역폭 범위에 대한 k 및 M 값은 아래의 표 10과 같이 주어질 수 있다. 표 10 에서 시스템 대역폭의 크기가 6 또는 7 인 경우는 서브대역 크기 및 M 값의 적용이 없는 것으로 나타내며, 이는 WB CQI 만이 적용될 수 있고 서브대역은 존재하지 않는 것을 의미할 수 있다.

단말은 위에서 결정된 M 개의 선택된(best-M) 서브대역 상에서만의 전송을 반영하는 하나의 CQI 값을 보고할 수 있다. 이 CQI 값은, RI＞1 인 경우에도, 코드워드 1 에 대한 채널 품질을 나타낼 수 있다. 또한, 단말은 전체 시스템 대역폭(set S) 서브대역들 상에서의 전송을 가정하여 계산되는 WB CQI 값을 보고할 수 있다. WB CQI 는, RI＞1 인 경우에도, 코드워드 1 에 대한 채널 품질을 나타낼 수 있다.

모드 2-2에서, 단말은 전체 시스템 대역폭(set S) 서브대역들 내에서 M 개의 선호하는 서브대역들의 집합(즉, best-M)을 선택하고 (하나의 서브대역 크기는 k 임), 이와 함께, 상기 선택된 M 개의 서브대역 상에서 전송에 대해 사용될 코드북 서브셋으로부터 선호하는 단일 프리코딩 행렬을 선택할 수 있다. 단말은 선택된 M 개의 서브대역들 상에서만의 전송 및 M 개의 서브대역들 각각에서 동일한 선택된 단일 프리코딩 행렬이 사용되는 것을 반영하여 코드워드 당 하나의 CQI 값을 보고할 수 있다. 단말은 상기 M 개의 서브대역들에 대해 선택된 단일 프리코딩 행렬의 지시자를 보고할 수 있다. 또한, 하나의 프리코딩 행렬(전술한 M 개의 선택된 서브대역에 대한 프리코딩 행렬과 별개의 프리코딩 행렬)이 전체 시스템 대역폭(set S)의 서브대역들상에서의 전송을 가정하여 코드북 서브셋으로부터 선택될 수 있다. 단말은 전체 시스템 대역폭(set S)의 서브대역들에서의 전송 및 모든 서브대역들에서 상기 하나의 프리코딩 행렬을 사용하는 것을 가정하여 계산된 WB CQI 를 코드워드마다 보고할 수 있다. 단말은 모든 서브대역에 대해 선택된 하나의 프리코딩 행렬의 지시자를 보고할 수 있다.

단말이 선택한(UE-selected) 서브대역 피드백 모드 (모드 2-0 및 2-2) 전부에 대하여, 단말은 M 개의 선택된 서브대역들의 위치를 조합 인덱스(combinatorial index) r 을 이용하여 보고할 수 있다. r 은 수학식 16과 같이 정의될 수 있다.

집합

는 M 개의 정렬된(sorted) 서브대역 인덱스들을 포함할 수 있다. 수학식 16에서

는, x≥y 인 경우에

이고, x＜y 인 경우에 0 인 확장된 이항 계수(extended binomial coefficient)를 의미한다. 이에 따라, r 은 유일한 레이블(unique label)을 갖게 되고,

이다.

또한, 각각의 코드워드에 대한 M 개의 선택된 서브대역들에 대한 CQI 값은 WB CQI에 대해 상대적인 차이값으로 표현될 수 있다. 이 상대적인 차이값은 2 비트의 차등 CQI 오프셋 레벨(differential CQI offset level)로 표현될 수 있으며, M 개의 선택된 서브대역들의 CQI 인덱스 - WB CQI 인덱스의 값을 가질 수 있다. 가능한 차등 CQI 값은 {+1, +2, +3, +4} 중 하나일 수 있다.

또한, 지원되는 서브대역 크기 k 및 상기 M 값은 상기 표 10 과 같이 주어질 수 있다. 표 10 에서 나타내는 바와 같이 k 및 M 값은 시스템 대역폭의 함수로 주어진다.

선택된 M 개(best-M)의 서브대역들의 위치를 나타내는 레이블은 L 비트로 표현될 수 있고,

이다.

다중 MIMO 전송 모드에 대한 피드백 정보

전술한 바와 같이, 다중 안테나를 사용하는 송신을 위해서는 채널 상태 정보(CSI: Channel State Information)가 요구된다. CSI는 송신단이 수신단으로부터 피드백 받을 수 있다. 송신단은, CSI로부터, 채널 상태에 따라 적응적으로 사용할 수 있는 프리코딩 가중치(precoding weight)를 획득할 수 있다. 또한, 송신단은 다중 안테나 전송에 사용하기로 결정한 프리코딩 가중치에 의해 변환된 채널 상태 정보로부터 신호 전송을 위한 정보를 획득할 수 있다. 신호 전송을 위한 정보는, 예를 들어, 변조차수(Modulation order), 코딩율(coding rate), 전송블록 크기(transport block size), 스케줄링되는 대역(scheduling band) 등을 포함할 수 있다.

수신단은 송신단이 전송한 참조신호(RS)를 이용해서 송신단과 수신단 사이의 채널 상태에 대한 정보를 획득할 수 있고, 획득된 채널 상태 정보(CSI)를 송신단으로 보고(피드백)할 수 있다. 이 때, 피드백하는 CSI 의 정보량을 줄이기 위해서 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 채널 품질 정보(Channel Quality Information/Index; CQI), 프리코딩 행렬 인덱스(Precoding Matrix Index; PMI), 랭크 지시자(Rank Indicator; RI) 등의 정보를 양자화된 비트로 표현함으로써, 피드백하는 정보의 양을 줄여 효율적인 전송을 수행할 수 있다.

특히, 다중안테나 전송에 있어서 전송에 적합한 랭크에 대한 정보는, 장-기간 페이딩(Long-term fading)에 따라 변하기 때문에, 다른 채널 상태 정보들에 비해 상대적으로 긴 시간 동안 변하지 않는 특성이 있다. 반면 PMI나 CQI는 단-기간 페이딩(Short-term fading)에 의해 급변하는 채널 상태를 반영하는 정보이기 때문에, 상대적으로 짧은 시간 동안에 변하는 특성이 있다. 따라서 RI는 PMI/CQI 보다 상대적으로 긴 주기를 가지고 보고되고, PMI/CQI는 RI보다는 짧은 주기로 보고될 수 있다. 또한, PMI와 CQI는, 전송에 사용되는 랭크에 따라 결정되는 정보이기 때문에, 다음 RI 보고 주기 까지는 이전에 결정된 RI를 기반으로 PMI와 CQI를 계산하게 된다.

이와 같이, 채널상태정보를 산출함에 있어서 랭크 값이 먼저 결정될 필요가 있으며, 랭크 값은 다중 안테나(또는 MIMO) 전송 방식을 고려하여 결정될 수 있다.

MIMO 전송 방법은 다중-사용자 MIMO(Multi-User MIMO; MU-MIMO)과 단일-사용자 MIMO(Single-User MIMO; SU-MIMO) 전송 방법으로 구분될 수 있다. 다중안테나를 사용하여 만들어질 수 있는 공간 채널을 다중의 사용자가 할당 받는 경우를 MU-MIMO이라고 하며, 하나의 사용자가 모두 할당 받는 경우 SU-MIMO이라고 지칭한다.

MU-MIMO 전송 기법은, DPC (Dirty Paper Coding), 제로 포싱(Zero Forcing) 등의 기법과 같이 비-유니터리 행렬(non-unitary matrix)을 사용하는 전송 방법과, PU2RC(Per-User Unitary Rate Control) 기법과 같이 유니터리 프리코딩 가중치를 사용하는 전송 방법으로 구분될 수 있다. 두 가지 전송 방식 모두, 단일 사용자 관점에서는 제한된 전송 랭크 기반으로부터 계산된 프리코딩 가중치를 송신단으로 보고하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, M 개의 송신 안테나를 갖는 다중안테나 송신기는 최대 M 개의 공간 채널을 생성하여 신호를 전송할 수 있는데, MU-MIMO 전송에 참여하고 있는 수신단이 할당 받을 수 있는 공간 채널의 개수는, M 개의 공간 채널 보다 적은 개수로 제한될 수 있다. 이 때, 각 사용자가 할당 받는 최대 공간채널의 개수를 N (N＜M) 개의 공간채널로 제한하여, 각 사용자가 N 이하의 공간채널을 수신할 수 있도록 하는 방법을 고려할 수 있다. 이와 같은 상황에서 단말은 최대 N 개의 전송 공간 채널을 할당 받을 수 있다는 가정하에, 전송에 가장 적합한 랭크, 즉, N 이하의 랭크 (1 내지 N) 에서 가장 적합한 랭크를 선택하게 되며, 그 선택된 랭크 값에 따라 프리코딩 가중치 및 채널 품질 정보를 계산하게 된다.

예를 들어, 만일 하나의 수신단에게 할당하는 공간채널의 수를 2개로 한정한다면, 수신단은 자신이 1개 또는 최대 2개의 공간 채널을 할당 받을 수 있다는 가정으로 채널 상태 정보를 측정할 수 있다. 이와 같은 경우, 수신단이 측정해서 보고해야 하는 채널 상태 정보의 양을 줄일 수 있다. 즉, 랭크에 대한 정보는 N 에서 2 로 한정되기 때문에, 랭크 정보를 나타내기 위해 요구되는 비트는 log₂(N)에서 log₂(2)로 줄게 된다.

PMI의 양은 정의되는 코드북 집합(codebook set)에 따라 결정되는데, 랭크-1에서 랭크-N까지 L 개의 코드북 집합이 정의되어 있고, 랭크-1에서 랭크-2까지 K (K＜L) 개의 코드북 집합이 정의되어 있다고 가정하면, 최대 랭크가 N에서 2 로 한정되는 경우에 PMI 보고를 위해 요구되는 피드백 정보의 양도 줄게 된다.

CQI는 각각의 코드워드(CW)에 대해 계산되어야 한다. 다중 코드워드(MCW)를 갖는 시스템에서 랭크-2 상의 전송에서 최대 2개의 CW를 갖는다고 하면, 랭크-2 이상의 전송을 위해서는 2개의 CQI가 보고 되어야 하며, 최대 2개의 공간 채널을 할당받는다고 제한하는 경우에 CQI는 동일한 양으로 (즉 2 개의 CQI가) 보고될 수 있다.

송신단은 전송되는 레이어의 개수를 고려하여 CQI를 계산하게 된다. 만일 MCW를 갖는 전송에서 랭크-2의 전송이라면 제 1 레이어를 통해 전송되는 CW의 CQI를 계산할 때 제 2 레이어를 통해 전송되는 신호는 간섭으로 보고 SINR을 계산할 수 있다. 유사하게, 송신단이 한번에 생성하게 되는 공간채널의 수를 수신단이 알게 된다면, 수신단은 송신단이 생성하게 되는 최대 공간 채널의 수에 적합한 채널 상태 정보를 측정할 수 있게 된다. 이와 같은 경우, CQI에 대한 정확도(accuracy)가 증가할 수 있다. 예를 들어, 송신단에서 최대 2개의 공간채널을 형성하고, 각 공간채널은 2명의 사용자에게 할당된다는 경우에는, 수신단은 CQI를 계산할 때 간섭 레이어가 존재한다는 가정을 이용해서 CQI를 계산할 수 있다.

한편, SU-MIMO 전송은 송신단이 생성하는 공간채널을 한 명의 사용자가 모두 사용하는 것을 특징으로 한다. 수신단은 전송에 적합한 랭크 정보를 송신단으로 보고하며, 또한 랭크 정보를 바탕으로 계산된 PMI와 CQI를 송신단으로 보고할 수 있따. 예를 들어, 송신단이 생성할 수 있는 공간채널이 최대 M 개라면, 수신단은 1 내지 M 의 랭크 중 전송 효율을 가장 높일 수 있는 전송 랭크를 선택하여 송신단에게 보고할 수 있다.

송신단은 SU-MIMO 전송과 MU-MIMO 전송을 동시에 지원할 수 있다. SU-MIMO 전송과 MU-MIMO 전송을 위해 각각 특별한 제어 신호가 요구될 수 있다. 예를 들어, SU-MIMO 에서는 최대 M 개의 랭크까지 수신할 수 있고, MU-MIMO 에서는 송신단은 최대 M 개의 공간채널을 생성할 수 있는데 수신단에서 최대 N 개의 공간채널을 각 사용자에 해당하는 유효한 공간채널로 간주하는 경우, 각 전송 모드에 최적화된 제어 신호를 전송할 수도 있다. 이와 같은 경우, 송신단은 수신단에게 전송 모드에 대한 지시(indication)를 해줌으로써 수신단이 어떤 전송 모드로 신호를 수신하게 되는지를 사전에 알게 하고, 이에 맞는 제어 신호를 전송함으로써 SU-MIMO 와 MU-MIMO 전송을 동시에 지원할 수 있게 된다.

또는, 송신단은 수신단에게 SU-MIMO 전송 모드와 MU-MIMO 전송 모드를 구분할 수 있는 지시(indication)를 주지 않고, 수신단으로 하여금 어느 하나의 전송 모드로 인식하고 데이터를 디코딩하도록 하는 방법을 고려할 수도 있다. 이와 같은 경우, 송신단은 수신단에게 단지 현재 단말이 수신해야 하는 레이어의 개수를 지시해주는 방법을 고려할 수 있다. 이와 같은 경우, 단말에게는 SU-MIMO 모드 / MU-MIMO 모드에 대한 구분이 없게 된다. 따라서 동일한 제어 신호를 사용하여 MIMO 전송을 지원할 수 있게 된다. 그러나, 이와 같은 경우에도 SU-MIMO와 MU-MIMO를 지원하기 위해서는 수신단으로부터 송신단으로 상이한 피드백 정보가 보고 되어야 한다. 예를 들어, SU-MIMO 전송을 지원하기 위해서는 송신단이 생성할 수 있는 최대의 공간채널을 감안하여 전송에 가장 적합한 전송 랭크가 보고될 수 있다. MU-MIMO 전송을 지원하기 위해서는 수신단 관점에서 제한된 수의 레이어를 수신하는 것을 고려하여, 제한된 랭크 중에서 전송에 가장 적합한 랭크가 선택되어 보고될 수 있다.

다중 MIMO 전송 모드에 대한 피드백 정보의 구성

MU-MIMO와 SU-MIMO의 다중 MIMO 전송 모드를 효과적으로 지원하기 위해서는 각 전송 모드에 적합한 피드백 정보가 전달 될 필요가 있다. 3GPP LTE 릴리즈-8 시스템에서 정의하는 피드백 정보의 종류에는, RI, PMI, CQI 등이 있다. 각 정보는 채널의 주파수 선택적 특징과 시간 선택적 특징을 고려하여 보고될 수 있다. 정의된 시스템 대역폭에 공통적으로 사용되는 정보를 Wide-Band (WB) 정보라고 하고, 시스템 대역폭을 협대역(narrow band)으로 나눈 후 협대역에 적용되는 정보를 Sub-Band (SB) 정보라고 정의할 수 있다. WB 정보의 경우 시스템 대역폭을 대표하는 값이기 때문에, 피드백 정보의 양이 가장 최소가 된다. 반면, SB 정보의 경우 시스템 대역폭을 협대역으로 나누어 적용하기 때문에, 협대역의 수가 증가함에 따라 피드백해야 하는 정보의 양이 증가하는 특징이 있다. 그러나 각각의 협대역에 적합한 정보이기 때문에 전송의 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.

각 피드백 정보(RI, PMI, CQI)는 WB 정보 또는 SB의 정보로서 추정 및/또는 보고될 수 있다.

RI는 채널 품질 상태(geometry)에 의존하는 정보이기 때문에, WB에 대해 계산된 랭크 정보와 SB 별로 계산된 랭크 정보에는 큰 차이가 발생하지 않는다. 따라서 RI의 경우 시스템 대역폭 내에서 모두 동일한 랭크를 사용하도록 설정할 수 있다. 이와 같은 경우, 피드백 정보의 양을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

PMI는 랭크에 의존하는 정보이다. 전송 랭크가 결정되면, 결정된 랭크에 따라 정의된 PMI를 선택하게 된다. PMI의 경우 채널의 공간 상관(Spatial Correlation)에 따라 WB PMI 또는 SB PMI 의 적용이 결정될 수 있다. 예를 들어, 전송 안테나간의 공간 상관이 높은 경우 시스템 대역폭에서 거의 대부분의 대역에 대해 유사한 PMI가 선택된다. 반면, 전송 안테나의 공간 상관이 낮은 경우, 서브대역 별로 서로 다른 PMI가 사용될 때 전송 수율(throughput)을 높일 수 있는 특징이 있다. 따라서 PMI 전송을 위해서는 WB와 SB를 모두 정의 하되, 시스템 특징에 따라 적절하게 사용할 수 있다.

CQI는 PMI에 의존하는 정보이다. PMI가 결정되면, 결정된 PMI가 적용되어 변화된 채널 상태를 반영하는 CQI를 계산하게 된다. CQI 또한 WB 또는 SB에 따라 정의될 수 있다. WB PMI가 적용되는 상황에서 CQI는 WB CQI 로서 계산될 수도 있고, 또는 SB 별로 CQI가 계산될 수도 있다. SB PMI가 적용되는 상황에서는 SB PMI에 맞춰 SB CQI가 계산된다. 또한, TDM 전송이 적용되는 상황을 지원하기 위해서 SB PMI 또는 WB CQI를 정의할 수도 있다.

또한, 전송되는 채널의 용량에 맞춰 피드백하는 정보의 양이 정의될 수 있다. 표 5 를 다시 참조하여 3GPP LTE 릴리즈-8 시스템에서 정의하는 PUCCH을 이용한 CQI/PMI 피드백 타입에 따른 피드백 모드(1-0, 1-1, 2-0, 2-1)에 대해 설명한다.

PUCCH를 통한 피드백에서 PMI로서 WB PMI가 정의되고, CQI는 WB CQI 또는 SB CQI가 정의되는 것을 특징으로 한다. 전송 시간 관점에서는, RI가 가장 먼저 보고된 후, WB PMI 또는 WB CQI 가 다른 임의의 시간에 보고되며, 마지막으로 SB CQI가 보고될 수 있다. 여기서, SB CQI는 앞서 보고된 WB PMI를 기반으로 계산된 값이다.

RI는 1 또는 2 비트 크기로 구성될 수 있으며, RI를 위한 비트 크기는 안테나 구성(Antenna Configuration)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 안테나 구성이 2x2 (2 개의 전송 안테나 및 2 개의 수신 안테나) 또는 4x2 (4 개의 전송 안테나 및 2 개의 수신 안테나) 인 경우 최대 랭크-2 전송이 가능하기 때문에 RI를 위해 1 비트가 요구되며, 4x4의 경우 최대 랭크-4 전송이 가능하기 때문에 RI를 위해 2 비트가 요구된다.

PMI는 안테나 구성 및 전송 랭크에 따라 1, 2 또는 4 비트로 구성될 수 있다. 예를 들어, 2 개의 전송 안테나 및 랭크-1 의 경우에는 2 비트가 요구되고, 2 개의 전송 안테나 및 랭크-2 의 경우에는 1 비트가 요구되며, 4 전송 안테나 및 랭크-1 내지 랭크-4 의 경우에는 4 비트가 요구된다.

CQI의 경우에는, 1 레이어 전송에 대한 WB CQI 일 때는 4 비트가 요구되고, 2 이상의 레이어 전송에 대한 WB CQI 일 때는 7 비트가 요구되며, 1 레이어 전송에 대한 SB CQi 전송일 때는 4+L 비트가 요구되고, 2 이상의 레이어 전송에 대한 SB CQI 일 때는 7+L 비트가 요구된다. 여기서 L 은 Best-1 지시자(indicator)를 위한 비트이다.

전술한 바와 같이, 3GPP LTE 릴리즈-8 시스템에서는, PUCCH 보고 모드에 대한 4 가지의 CQI/PMI/RI 피드백 타입을 정의한다.

단말이 선택한 서브대역에 대한 CQI 피드백인 타입 1 의 경우에, 비트 크기는 4+L 비트 (SB CQI, 1 개의 레이어), 7+L 비트 (SB CQI, 2 이상의 레이어)가 될 수 있다.

WB CQI 피드백 및 WB PMI 피드백인 타입 2 의 경우에, 비트 크기는 6 비트 (= 4 비트 (CQI: 1CW) + 2 비트 (PMI: 2 전송 안테나, 랭크-1)), 8 비트 (= 7 비트 (CQI: 2CW)+ 1 비트 (2 전송 안테나, 랭크-2)), 8 비트 (= 4 비트 (CQI: 1CW) + 4 비트 (4 전송 안테나, 랭크-1)), 11 비트 (= 7 비트 (CQI: 2CW) + 4 비트 (4 전송 안테나, 랭크-2 내지 랭크 -4))가 될 수 있다.

RI 피드백에 대한 타입 3 의 경우에, 비트 크기는 1 비트 (2x2 또는 4x2 안테나 구성), 2 비트 (4x4 안테나 구성) 가 될 수 있다.

WB CQI 피드백에 대한 타입 4 의 경우에, 비트 크기는 4 비트 (1CW), 7 비트 (2CW)가 될 수 있다.

전술한 바와 같은 MIMO 전송을 위한 피드백 정보는 4 개의 전송 안테나를 가지는 시스템에서 정의되는 것이며, 3GPP LTE-A 시스템과 같이 확장된 안테나 구성을 가지는 시스템에서 MU-MIMO 및 SU-MIMO 전송을 지원하기 위한 피드백 정보가 새롭게 정의될 필요가 있다.

확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템에서의 피드백 정보 전달 방안

이하에서는 확장된 안테나 구성을 가지는 시스템에서 요구되는 새로운 피드백 정보 전달 방안에 대한 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다.

MU-MIMO의 경우에, 하나의 수신단(사용자) 관점에서 최대 2개의 레이어를 수신할 수 있다. 최대 2 레이어 전송은 곧 랭크 값이 1 또는 2 를 가질 수 있음을 의미하므로, 랭크 정보를 지시하기 위해 1 비트의 시그널링(signaling)이 요구된다. 이에 따라, PMI 는 랭크-1 또는 랭크-2를 위한 PMI를 선택하게 되고, CQI는 1CW 또는 2CW 전송을 위한 CQI가 보고되어야 한다. MU-MIMO 전송은 채널 상관이 높은 경우(Highly correlated channel)에서 적합한 전송이라는 것에 착안하여, PMI로서 WB PMI를 사용하는 것을 고려할 수 있다. 따라서, WB PMI 전송이 정의된 PUCCH의 피드백 정보 보고 방식에 따라서 MU-MIMO를 위한 피드백 정보를 보고 할 수 있다.

우선, PUCCH 를 통한 피드백 정보 보고 방안에 대하여 설명한다.

PUCCH는 제한된 랭크 전송을 위한 피드백 정보를 전달하기 위해 사용될 수 있다. PUCCH를 통한 피드백의 경우, 랭크는 랭크-1 또는 랭크-2를 지시(indication)할 수 있다. 또는, PUCCH를 통한 피드백의 경우, 랭크는 랭크-1 내지 랭크-8 을 지시(indication)하는 것으로 정의할 수도 있다. PUCCH를 통한 피드백의 경우, PMI 는 WB PMI를 보고하고, CQI는 WB CQI 및 SB CQI 를 보고하거나 WB CQI를 보고하는 것으로 정의할 수 있다. 이하에서는, RI, PMI, CQI 의 순으로 구체적인 피드백 정보 구성 방안에 대하여 설명한다.

RI 는 랭크-1 인지 랭크-2 인지를 지시(Indication)하기 위해 1 비트 시그널링을 사용한다.

PMI 는 WB PMI를 적용하며, 랭크 1 또는 랭크 2 에 대한 PMI 가 각각 선택될 수 있다.

랭크 1 에 대한 PMI 는 2, 4 또는 8 전송 안테나 전송에 대해서 정의된 프리코딩 행렬을 사용하여 결정될 수 있다. 전송 효율을 높이기 위해, 랭크-1 전송을 위해 정의된 프리코딩 행렬 집합(Precoding matrix set)을 모두 사용할 수 있다. 또는, 피드백 정보의 양을 줄이기 위해, 정의된 행렬의 서브셋(subset)을 사용할 수도 있다. 서브셋을 사용하는 일례로서, 8 전송 안테나 전송을 위한 코드북 (8Tx codebook)을 생성하기 위하여 4Tx 코드북과 2Tx 코드북이 사용되는 경우에, 2Tx 코드북은 일부 코드북 요소(codebook element)로 고정하고 4Tx 코드북 세트에서 적합한 코드북 요소(codebook element)를 탐색(search)하여 8Tx 코드북을 구성할 수 있다. 서브셋을 사용하는 다른 예로서, 2Tx 코드북의 서브셋 및/또는 4Tx 코드북의 서브셋을 사용하여 8Tx 코드북을 구성할 수 있다. 이 때, 2Tx 코드북은 BPSK로 구성할 수 있고, 4Tx 코드북 집합 중에서 서브셋을 구성할 수 있다. 서브셋을 사용하는 또 다른 예로서, 4 비트 또는 그 이하의 비트의 PMI 전송을 위해 8Tx 코드북의 서브셋을 정의하여 사용할 수도 있다.

랭크 2 에 대한 PMI 는 2, 4 또는 8 전송 안테나 전송에 대해서 정의된 프리코딩 행렬을 사용하여 결정될 수 있다. 전송 효율을 높이기 위해, 랭크-2 전송을 위해 정의된 프리코딩 행렬 집합(Precoding matrix set)을 모두 사용할 수 있다. 또는, 피드백 정보의 양을 줄이기 위해, 미리 정의된 행렬의 서브셋(subset)을 사용할 수도 있다. 서브셋을 사용하는 일례로서, 8 전송 안테나 전송을 위한 코드북 (8Tx codebook)을 생성하기 위하여 4Tx 코드북과 2Tx 코드북이 사용되는 경우에, 2Tx 코드북은 일부 코드북 요소(codebook element)로 고정하고 4Tx 코드북 세트에서 적합한 코드북 요소(codebook element)를 탐색(search)하여 8Tx 코드북을 구성할 수 있다. 서브셋을 사용하는 다른 예로서, 2Tx 코드북의 서브셋 및/또는 4Tx 코드북의 서브셋을 사용하여 8Tx 코드북을 구성할 수 있다. 이 때, 2Tx 코드북은 BPSK로 구성할 수 있고, 4Tx 코드북 집합 중에서 서브셋을 구성할 수 있다. 서브셋을 사용하는 또 다른 예로서, 4 비트 또는 그 이하의 비트의 PMI 전송을 위해 8Tx 코드북의 서브셋을 정의하여 사용할 수도 있다.

PMI 에 대한 상기 예시에서, 랭크-1 코드북의 경우에 정의된 코드북을 그대로 사용하고, 랭크-2 코드북의 경우에는, 정의된 코드북에서 제한된 서브셋을 사용할 수 있다. 예를 들어, 랭크-1 코드북은 6 비트로 구성되고, 랭크-2 코드북은 4bit로 구성될 수 있다.

PMI 에 대한 상기 예시에서, 8Tx 코드북을 구성할 때에 임의의 2개의 코드북을 결합하여 사용하는 경우에, 임의의 2개의 코드북이 적용되는 주파수 단위(Frequency granularity)는 시스템 대역폭(즉, WB)이 된다.

다음으로, CQI 는 WB CQI 및 SB CQI 가 전송되거나 WB CQI 만이 전송될 수 있다. WB CQI 는 WB PMI 가 전송되는 시점(point of time)에서 전송된다. SB CQI 는 WB CQI 가 전송되는 시점과 다른 시점에서 전송된다. 이 때, 계산된 CQI 는 이전에 보고된 WB PMI 에 기초하여 계산된 CQI 이다. CQI 계산에 대하여 구체적으로 설명한다.

CQI 는 전송되는 레이어의 개수가 수신단이 수신하는 레이어의 개수보다 많다는 가정하에 계산될 수 있다. 예를 들어, 수신단이 1 또는 2개의 레이어를 수신하는 경우에, 동시에 전송되는 레이어들의 개수는 최대 4개가 될 수 있다. 이와 같은 경우, 수신단에서 CQI를 계산할 때, 자신이 수신하게 되는 레이어를 포함하여 최대 4개의 레이어가 동시에 전송되는 상황을 가정하여 CQI를 계산하고, 그 결과를 송신단에 보고한다. CQI를 계산할 때 적용되는 PMI는 수신단 입장에서 최대의 수율을 갖는 PMI와 가능한 직교(orthogonal)의 성능을 갖는 PMI들을 적용할 수 있다.

또한, 수신단 입장에서 최대의 수율을 얻을 수 있는 전송 랭크에 맞춰 CQI를 계산할 수 있다. 예를 들어, 수신단 입장에서 랭크-1 전송 신호를 수신할 때 수율이 가장 높다고 판단하여 랭크-1 을 선택하였다면, 랭크-1 전송에 적합한 PMI를 선택하고, 선택된 PMI를 기반으로 CQI를 계산하여 송신단에 보고할 수 있다. 이에 따라, 송신단은 MU-MIMO전송에서 결합되는 레이어의 개수에 맞춰 전송 전력을 적절하게 조정할 수 있다. 조정된 전송파워는 데이터 채널과 참조 신호에 반영되어 전송될 수 있다.

이하에서는, PUSCH 를 통한 피드백 정보 보고 방안에 대하여 설명한다.

RI의 경우에는, 안테나 구성이 2x2, 4x2 또는 8x2 인 경우에는 랭크 2 까지를 지시하기 위해 1 비트가 사용되고, 안테나 구성이 4x4 또는 8x4 인 경우에는 랭크 4 까지를 지시하기 위해 2 비트가 사용되고, 안테나 구성이 8x8 인 경우에는 랭크 8 까지를 지시하기 위해 3 비트가 사용될 수 있다.

PMI를 위해서 N 비트가 사용될 수 있다. 코드북에서 PMI를 선택할 때에, 해당 코드북이 임의의 2 개의 코드북이 결합된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 코드북의 주파수 단위(Frequency granularity)는 각각 WB 또는 SB 가 될 수 있고, 이에 따라 WB PMI 및 SB PMI 가 선택될 수 있다. 2 개의 프리코더가 결합되어 하나의 코드북을 구성할 때에, 새롭게 구성되는 프리코더는 서브대역에 적용될 수 있다. 또한, 피드백 정보의 양을 줄이기 위해 전체 서브대역들 중 일부 서브대역을 선택하여 피드백 정보를 보고하는 경우에, 선택되지 않은 서브밴드에는 기정의된(predefined) 프리코더가 적용될 수 있다. 프리코딩 코드북의 집합은 전송 랭크에 따라서 정의될 수 있다. 서브대역의 크기와 개수는 시스템 대역폭에 따라서 정의될 수 있다.

CQI 를 위해 K 비트가 사용될 수 있다. 결정된 PMI 에 기초하여 WB CQI와 SB CQI가 계산될 수 있다. WB CQI의 경우, WB PMI와 각 서브대역에 적용되는 SB PMI들에 의해 프리코더가 결정되면, 결정된 프리코더가 적용되어 변화된 채널 상태를 반영하여 시스템 대역폭을 대표하는 채널 상태를 계산하게 된다. SB CQI 의 경우, WB PMI와 일부 서브대역에 적용되는 SB PMI의해 프리코더가 결정되면, 결정된 프리코더가 적용되어 변화된 채널 상태를 반영하여 해당 서브대역의 채널 상태를 대표하는 인덱스를 선택함으로써 계산된다. 위 계산 결과에 따라서, 모든 서브대역에 대한 CQI 가 보고될 수 있고, 또는 일부 서브대역을 선택하여 CQI 가 보고될 수도 있다.

전술한 바와 같이, PUCCH 를 통해서는 제한된 랭크 전송에 대한 피드백 정보를 보고할 수 있고, PUSCH를 통해서는 모든 랭크 전송에 대한 피드백 정보를 보고할 수 있다. 예를 들어, PUCCH 를 이용하는 경우에 최대 랭크-4 까지의 피드백 정보를 보고할 수 있고, PUSCH 를 이용하는 경우에 최대 랭크-8 까지의 피드백 정보를 보고할 수 있다.

최대 랭크-2 까지의 전송이 가능한 경우에는, 랭크 1 내지 2 전송에 대한 피드백 정보가 PUCCH 를 이용하거나 또는 PUSCH 를 이용하여 보고될 수 있다. PUCCH 를 통해 보고되는 피드백 정보와 PUSCH 를 통해 보고되는 피드백 정보의 속성(예를 들어, 산출 방식, 크기 등)은 전술한 바와 같이 상이할 수 있다. PUCCH 보고 모드인지 PUSCH 보고 모드인지는, 상위 계층 시그널링을 통해 알려질 수 있다.

최대 랭크-4 까지의 전송이 가능한 경우에는, 랭크 1 내지 2 전송에 대한 피드백 정보는 PUCCH 를 이용하여 보고되고, 랭크 1 내지 4 전송에 대한 피드백 정보는 PUSCH 를 이용하여 보고될 수 있다. PUCCH 를 통해 보고되는 피드백 정보와 PUSCH 를 통해 보고되는 피드백 정보의 속성(예를 들어, 산출 방식, 크기 등)은 전술한 바와 같이 상이할 수 있다. PUCCH 보고 모드인지 PUSCH 보고 모드인지는, 상위 계층 시그널링을 통해 알려질 수 있다.

최대 랭크-4 까지의 전송이 가능한 경우에는, 랭크 1 내지 4 전송에 대한 피드백 정보가 PUCCH 를 이용하거나 또는 PUSCH 를 이용하여 보고될 수 있다. PUCCH 를 통해 보고되는 피드백 정보와 PUSCH 를 통해 보고되는 피드백 정보의 속성(예를 들어, 산출 방식, 크기 등)은 전술한 바와 같이 상이할 수 있다. PUCCH 보고 모드인지 PUSCH 보고 모드인지는, 상위 계층 시그널링을 통해 알려질 수 있다.

최대 랭크-8 까지의 전송이 가능한 경우에는, 랭크 1 내지 2 전송에 대한 피드백 정보는 PUCCH 를 이용하여 보고되고, 랭크 1 내지 8 전송에 대한 피드백 정보는 PUSCH 를 이용하여 보고될 수 있다. PUCCH 를 통해 보고되는 피드백 정보와 PUSCH 를 통해 보고되는 피드백 정보의 속성(예를 들어, 산출 방식, 크기 등)은 전술한 바와 같이 상이할 수 있다. PUCCH 보고 모드인지 PUSCH 보고 모드인지는, 상위 계층 시그널링을 통해 알려질 수 있다.

최대 랭크-8 까지의 전송이 가능한 경우에는, 랭크 1 내지 4 전송에 대한 피드백 정보는 PUCCH 를 이용하여 보고되고, 랭크 1 내지 8 전송에 대한 피드백 정보는 PUSCH 를 이용하여 보고될 수 있다. PUCCH 를 통해 보고되는 피드백 정보와 PUSCH 를 통해 보고되는 피드백 정보의 속성(예를 들어, 산출 방식, 크기 등)은 전술한 바와 같이 상이할 수 있다. PUCCH 보고 모드인지 PUSCH 보고 모드인지는, 상위 계층 시그널링을 통해 알려질 수 있다.

MU-MIMO 전송을 위한 CQI 피드백

다중 안테나를 사용하는 시스템에서 셀의 평균 수율을 높이기 위한 방법으로 공간적으로 다중사용자를 지원하는 방안을 고려할 수 있다. 예를 들어, 4개의 전송 안테나를 사용하는 시스템에서 최대 4개의 독립적인 데이터 스트림을 각 사용자에게 전송할 수 있다. 이 때, 전송단 관점에서는 다중의 레이어(또는 스트림)을 사용하여 데이터를 전송하게 되는데, 수신단에서는 단일 레이어 또는 다중 레이어 중의 일부 레이어를 수신하는 것으로 인식할 수 있다.

또한, 데이터 전송의 효율을 높이기 위해 링크 적응(link adaptation)을 적용할 수 있는데, 링크 적응을 위해서 수신단은 채널 상황을 측정하여 송신단으로 채널품질정보(CQI)를 보고하게 된다. 이 때, 수신단은 자신이 수신하게 되는 레이어의 개수를 기준으로 CQI 를 측정하는 것이 일반적인 방법이다. 예를 들어, SU-MIMO 랭크-1 전송에서 수신단은 기지국으로부터 1개의 레이어를 수신 받게 되며, 랭크-1으로 전송된다는 가정으로 CQI를 계산하게 된다. 이와 같은 경우 랭크-1에 최적화된 CQI가 산출 및 보고된다. 반면 MU-MIMO 전송에서는 하나의 수신단 관점에서 하나의 레이어를 수신한다고 하더라도 송신단 관점에서는 다중-레이어를 전송할 수 있다. 또한, 다중-레이어 전송을 위해서는 각 레이어들의 전송 전력을 낮춰야 하며 각 레이어 간의 간섭을 고려하여 SINR이 계산되어야만, 이에 적당한 MCS를 선택할 수 있다. 만약 SU-MIMO 랭크-1 전송을 위해 간섭이 없는 상황(예를 들어, MRC(Maximal-Ratio Combining))을 가정하여 측정한 SINR을 보고하는 경우, 송신단에서 MU-MIMO를 위해 MCS를 선택할 때 부정확한 MCS를 선택하게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 단말은 SINR을 측정할 때, 다중 레이어가 전송되는 것을 가정하고 SINR을 측정할 수 있다.

예를 들어, N개의 레이어가 다중화되어 전송되는 경우 수신단은 N개의 레이어를 수신한다는 가정하에 SINR을 측정할 수 있다. 이 때, 수신단이 수신하는 레이어를 위해 사용되는 프리코딩 벡터(또는 프리코딩 행렬)는 수신단에서 알지만, 수신단에서 수신하지 않는 레이어를 위해 사용되는 프리코딩 벡터(또는 프리코딩 행렬)는 수신단에서 알지 못한다. 이와 같은 경우 수신단의 데이터 전송을 위해 추천하는 프리코딩 벡터(또는 프리코딩 행렬)와 직교하는 벡터(또는 행렬)를 찾은 후에, 신호를 위한 프리코딩 벡터(또는 행렬)와 다른 벡터(또는 행렬)를 사용하여 데이터 전송이 된다는 가정 하에서 SINR을 계산하도록 할 수 있다.

또한, 하향링크 전송에서 MU-MIMO와 SU-MIMO 전송을 수신단 관점에서는 단순히 SU-MIMO라고 인지할 수 있도록 설계할 수 있다. 이를 지원하기 위해서 MU-MIMO를 위한 CQI 정보와 SU-MIMO를 위한 CQI 정보가 서로 다른 값이 보고가 될 수도 있다. 그러나 CQI 보고를 위한 오버헤드를 줄이기 위해 SU-MIMO를 위한 CQI 정보 또는 MU-MIMO를 위한 CQI 정보 중 하나를 보고하여, 보고된 CQI 정보를 사용하여 SU-MIMO 또는 MU-MIMO 전송을 시도할 수 있다. 이 때 간섭 레이어가 존재하지 않는다는 가정으로 계산된 CQI를 낙관적(optimistic) CQI, 간섭 레이어가 존재한다는 가정하에 계산된 CQI를 비관적(pessimistic) CQI라고 할 수 있다. 일반적으로 낙관적 CQI는 SU-MIMO에 좀더 적합하고 비관적 CQI는 MU-MIMO 전송에서 더 좋은 성능 향상을 보여준다. 그러나 비관적 CQI를 SU-MIMO 전송에 사용하는 경우에도 SU-MIMO 성능이 크게 저하되지는 않는다. 따라서 SU-MIMO / MU-MIMO를 동시에 지원하기 위한 CQI를 전송한다면 비관적 CQI(즉, 간섭 레이어가 존재한다는 가정으로 계산된 CQI)를 보고하는 것이 바람직하다.

표 11 은 MU-MIMO전송에서 CQI의 속성에 따른 성능을 나타낸다.

표 11 에서 SU only 항목과 Reference Rank 항목은 보고되는 CQI의 속성을 나타낸다. SU only는 낙관적 CQI를 나타내고, Reference Rank 는 비관적 CQI를 의미한다. 그리고 표 11 에서 R-8 항목과 R-8+R 항목은 전송에 사용된 프리코더를 의미한다. R-8은 3GPP LTE 릴리즈-8 에 정의된 프리코더를 의미하고, R-8+R은 3GPP LTE 릴리즈-8 에 정의된 코드북과 공분산 행렬(covariance matrix)을 사용한 것을 의미한다. 표 11 으로부터 MU-MIMO 전송에서는 비관적 CQI가 낙관적 CQI에 비해 약 5％ 정도의 이득을 보장하는 것을 확인할 수 있다.

한편, CQI 유형에 따라서, 낙관적 CQI 만 전송하는 방식과, 비관적 CQI 만 전송하는 방식과, 낙관적 CQI 및 비관적 CQI 모두를 전송하는 방식의 보고 방법을 고려해 볼 수 있다.

낙관적 CQI 만 전송하는 보고 방식에서는, 모든 전송 랭크에 대해 간섭 레이어가 존재하지 않는다는 가정에 기초하여 CQI 가 계산되고 보고될 수 있다. 비관적 CQI 만 전송하는 보고 방식에서는, MU-MIMO 를 위한 최대 레이어의 개수가 N 개라는 가정에 기초하여 CQI 가 계산될 수 있다.

낙관적 CQI 및 비관적 CQI 를 모두 전송하는 보고 방식에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명한다.

우선, 추천되는 랭크에 따라서, 간섭 레이어가 존재하지 않는다는 가정(즉, 낙관적 CQI 계산)에 기초하여 또는 간섭 레이어가 존재한다는 가정(즉, 비관적 CQI 계산)에 기초하여 CQI 가 계산 및 보고될 수 있다. 예를 들어, 랭크-2 까지에 대해서는 비관적 CQI 가 계산되고, 비관적 CQI 를 계산하기 위해서 최대 4 레이어의 MU-MIMO 전송이 수행되는 것을 가정할 수 있으며, 랭크-2 보다 높은 랭크에 대해서는 낙관적 CQI 가 계산될 수 있다. 다른 예로, 랭크-1 까지에 대해서 비관적 CQI 가 계산되고, 비관적 CQI 를 계산하기 위해서 최대 4 레이어의 MU-MIMO 전송이 수행되는 것을 가정할 수 있으며, 랭크-1 보다 높은 랭크에 대해서는 낙관적 CQI 가 계산될 수 있다. 또 다른 예로, 랭크-2 까지에 대해서는 비관적 CQI 가 계산되고, 비관적 CQI 를 계산하기 위해서 최대 4 레이어의 MU-MIMO 전송이 수행되는 것을 가정할 수 있으며, 모든 랭크에 대해서 낙관적 CQI 가 계산될 수 있다. 또 다른 예로, 랭크-1 까지에 대해서 비관적 CQI 가 계산되고, 비관적 CQI 를 계산하기 위해서 최대 4 레이어의 MU-MIMO 전송이 수행되는 것을 가정할 수 있으며, 모든 랭크에 대해서 낙관적 CQI 가 계산될 수 있다.

또는, 특정 랭크에 대해서 낙관적 CQI 및 비관적 CQI 가 모두 보고될 수도 있다. 예를 들어, 랭크-1 및 랭크-2 에 대해서는 낙관적 CQI 및 비관적 CQI 가 모두 보고되고, 랭크 2 보다 높은 랭크에 대해서는 낙관적 CQI 만이 보고될 수 있다. 다른 예로, 랭크-1 에 대해서는 낙관적 CQI 및 비관적 CQI 가 모두 보고되고, 랭크 1 보다 높은 랭크에 대해서는 낙관적 CQI 만이 보고될 수 있다. 또 다른 예로, 피드백 오버헤드를 줄이기 위해서, 비관적 CQI에 대한 차이값 (Δ(delta)) CQI 을 적용할 수 있다 (예를 들어, 낙관적 CQI 를 4 비트로 전송할 때, 이에 대응되는 비관적 CQI 는 2 비트 또는 3 비트로 표현할 수 있다). 또 다른 예로, 피드백 오버헤드를 줄이기 위해서, 비관적 CQI 는 장-기간으로 (즉, 덜 빈번하게) 보고되고 낙관적 CQI 는 단-기간으로 (즉, 더 빈번하게) 보고될 수도 있다.

또는, 추천되는 랭크에 따라서, 낙관적 CQI 와 비관적 CQI 중 하나가 보고될 수 있다. 예를 들어, 랭크-2 까지에 대해서는 비관적 CQI 만이 보고되고, 랭크-2 보다 높은 랭크에 대해서는 낙관적 CQI 만이 보고될 수 있다. 다른 예로, 랭크-1 까지에 대해서는 비관적 CQI 만이 보고되고, 랭크-1 보다 높은 랭크에 대해서는 낙관적 CQI 만이 보고될 수 있다.

또는, 전송 안테나의 개수에 따라서 간섭 레이어가 존재하지 않는다는 가정(즉, 낙관적 CQI 계산)에 기초하여 또는 간섭 레이어가 존재한다는 가정(즉, 비관적 CQI 계산)에 기초하여 CQI 가 계산 및 보고될 수 있다.

2 개의 전송 안테나의 경우에는 낙관적 CQI 가 계산될 수 있다.

4 개의 전송 안테나 또는 8 개의 전송 안테나의 경우에는, 낙관적 CQI 및 비관적 CQI 가 계산될 수 있다. 예를 들어, 추천되는 랭크에 따라서, 비관적 CQI 가 계산될 수 있다. 또는, 비관적 CQI 가 낙관적 CQI 대신에 보고될 수도 있다. 또는, 낙관적 CQI 가 보고되는 경우에, 추가적인 CQI (이는 비관적 CQI 일 수 있다) 가 또한 보고될 수도 있다.

8 전송 안테나를 위한 프리코더

확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템(예를 들어, 3GPP LTE 릴리즈-10 시스템)에서는, 예를 들어 8 개의 전송 안테나를 이용한 MIMO 전송이 수행될 수 있으며, 이를 지원하기 위한 코드북 설계가 요구된다.

8 개의 안테나 포트를 통하여 전송되는 채널에 대한 CSI 보고를 위해서, 표 12 내지 18 과 같은 코드북을 사용하는 것을 고려할 수 있다. 8 개의 CSI 안테나 포트를 안테나 포트 15 내지 22 의 인덱스로 표현할 수 있다. 표 12 은 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 1-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 13 는 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 2-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 14 은 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 3-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 15 는 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 4-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 16 은 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 5-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 17 은 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 6-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 18 은 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 7-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다. 표 19 은 안테나 포트 15 내지 22 를 이용한 8-레이어 CSI 보고에 대한 코드북의 일례이다.

표 12 내지 19 에 있어서,

및

은 수학식 17 과 같이 주어질 수 있다.

PUCCH를 통한 피드백 정보의 전송

MIMO 전송이 올바르게 수행되기 위해서 수신단에서 송신단으로 피드백하는 정보는, RI, PMI, CQI, ACK/NACK, SR 등을 포함할 수 있다. 여기서, 데이터 전송을 위해 사용되는 채널정보로서 RI, PMI, CQI 등이 이용될 수 있다.

확장된 다중 안테나 전송을 지원하는 시스템에서 채널정보를 피드백하기 위해서, 기존의 3GPP LTE 릴리즈-8 시스템에서 정의되는 피드백 모드(예를 들어, 표 5 와 관련하여 설명한 피드백 모드)를 기반으로 피드백 정보의 보고 방식을 구성할 수 있다. 우선, 기존의 피드백 모드에 대하여 간략하게 설명한다.

보고되는 피드백 정보의 속성은, 시간 측면에서 단-기간(short-term) 또는 장-기간(long-term) 으로 구분할 수 있고, 주파수 측면에서는 서브대역(subband) 광대역(wideband) 으로 구분할 수 있다. 구체적으로, RI 는 장-기간/광대역 정보에 해당한다. PMI 의 경우에, 채널의 장-기간 공분산(covariance)를 대표하는 프리코딩 행렬로 구성되는 PMI 의 경우에는 장-기간/광대역 정보이고, 단-기간으로 보고되는 PMI 는 단-기간/광대역 또는 단-기간/서브대역 정보에 해당한다. CQI 는 RI 에 비해서 더 빈번하게 보고되며, 보고되는 주파수 단위에 따라서 SB CQI 또는 WB CQI 로 구분될 수 있다.

3GPP LTE 릴리즈-8 시스템에서는 표 20 과 같은 전송 시간에 따라서 채널 정보를 전송할 수 있다.

Mode 1-0 에서는, 상향링크 전송을 하는 어떤 서브프레임(T_1)에서 RI가 보고되고, 그 후 상향링크 전송의 또 다른 어떤 서브프레임(T_2)에서 WB CQI가 보고 된다. 이 때, RI와 WB CQI는 주기적으로 보고가 되며, RI의 보고 주기는 WB CQI의 보고 주기의 배수가 된다. RI가 전송되는 서브프레임(T_1)과 WB CQI가 전송되는 서브프레임(T_2)은 일정 오프셋을 가질 수 있으며, 이 오프셋은 최소 0 의 값으로 설정될 수 있다. Mode 2-0 는, Mode 1-0 에 SB CQI 전송이 추가 된 것이다. SB CQI는 일정 대역폭부분(BP)에서 어떤 서브대역을 선택하여, 선택된 서브대역의 CQI를 보고하는 것이다. Mode 1-1 및 Mode 2-1은 PMI 전송이 Mode 1-0 및 Mode 2-0 에 각각 추가된 경우다. PMI는 WB PMI 이다. WB PMI는 WB CQI와 함께 전송된다.

확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템(예를 들어, 3GPP LTE-A 시스템)에서, 프리코딩 가중치를 구성할 때에 서로 다른 프리코딩 행렬을 사용할 수 있으며, 수신단이 각각의 프리코딩 행렬에 해당하는 인덱스를 보고함으로써 송신단에서 채널에 사용될 프리코딩 가중치를 구성할 수 있다. 예를 들어, 2 개의 서로 다른 프리코딩 행렬로 구성되는 피드백 코드북을 구성하기 위해서, 각각의 프리코딩 행렬에 포함된 인덱스를 보고할 수 있다. 그 인덱스를 PMI_1 및 PMI_2 라고 칭할 수 있다. 여기서, PMI_1 은 장-기간 페이딩을 반영하는 프리코딩 가중치이고, PMI_2는 단-기간 페이딩을 반영하는 프리코딩 가중치로 구분할 수 있다. 예를 들어, 채널 공분산 행렬과 같은 장-기간 공분산 행렬을 나타내는 PMI_1 은 시간상으로 상대적으로 천천히 (즉, 빈번하지 않게) 보고되어도 충분하고, 주파수상으로는 광대역에서 실질적으로 변화하지 않는 (즉, 거의 비슷한) 값으로 나타낼 수 있다. 따라서 PMI_1은 RI와 거의 동일한 주기로 보고 될 수 있다. 한편, 단-기간 페이딩이을 반영하는 PMI_2는 시간상으로 빈번하게 보고된다. 만약 PMI_2가 적용되는 범위가 광대역인 경우에는 WB CQI와 비슷한 주기로 보고 될 수 있고, 만약 PMI_2가 적용되는 범위가 서브대역인 경우에는 각각의 SB CQI가 보고되는 위치에서 PMI_2 가 보고될 수 있다.

보고되는 PMI와 CQI 정보는 랭크에 따라 서로 다른 값을 갖게 될 수도 있다. PMI 및 CQI 정보를 디코딩할 때에 각 정보의 크기를 알고 있다면 디코딩 횟수를 줄일 수 있으므로, 시스템 성능을 높일 수 있다. 따라서, 상향링크의 전송 채널에서 RI 전송을 위한 시간 또는 주파수가 할당된다면, RI정보를 먼저 해석한 후 PMI 및 CQI 정보를 디코딩하기 위한 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 장-기간으로 전송되는 전송되는 PMI_1 는 RI와 다른 시간 또는 다른 주파수에 전송되는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 피드백 정보 전송 타이밍의 구체적인 예시들에 대하여 설명한다.

첫 번째로 예로, PMI_1은 WB PMI이고 RI와 동일한 주기를 갖고 전송될 수 있다. PMI_1이 보고되는 타이밍은 RI가 보고되는 타이밍과 일정 오프셋을 가질 수 있다. 이 오프셋은 최소 1 값을 가질 수 있다. 즉, RI와 PMI_1 이 동시에 전송되지 않고, RI가 보고된 후에 PMI_1이 보고 될 수 있다.

두 번째 예로, PMI_1의 전송 주기는 RI 전송 주기 보다 짧게, PMI_2의 전송주기 보다 길게 설정될 수 있다. 즉, PMI_1 은 RI 보다 더 빈번하게 전송되고, PMI_2 보다는 드물게 (빈번하지 않게) 전송된다.

세 번째 예로, PMI_1과 RI가 함께 전송될 수 있다. 이 경우, RI와 PMI_1의 정보는 개별 코딩(separate coding)된다.

네 번째 예로, PMI_1과 RI가 개별 코딩되는 경우, 정보의 양에 따라서 코딩 방식을 다르게 적용할 수 있다. 예를 들어, PMI_1 또는 RI 에 포함되는 정보를 담기 위해서 1 비트 또는 2 비트 크기가 요구되는 경우에는, 기존의 ACK/NACK 전송을 위해 사용되었던 코딩 방식이 적용될 수 있고, 3 비트 내지 13 비트 크기가 요구되는 경우에는 기존의 CQI 전송을 위해 정의된 코딩 방식이 적용될 수 있다.

다섯 번째 예로, PMI_2 는 WB CQI와 함께 전송될 수 있다. 이 때, PMI_2는 WB 를 반영하는 값이 될 수 있다. 이에 따른 피드백 정보 전송 타이밍은 표 21 와 같다. 표 20 에서 Mode 1-2 는 RI 가 T_1 의 시점에서 전송되고, 그 후의 임의의 시점(T_2)에서 WB PMI_1 이 전송되며, 그 후의 임의의 시점(T_3)에서 WB CQI 및 WB PMI_2 가 동시에 전송되는 것을 나타낸다. 표 21 에서 Mode 2-2 는 Mode 2-1 에서 SB CQI 전송이 추가된 것이다.

여섯 번째 예로, 미리 결정된 (즉, 송신단과 수신단에서 미리 약속된) PMI 를 적용하여 CQI 를 보고할 수 있으며, 이에 따라 피드백 정보의 양이 감소될 수 있다. 예를 들어, PMI_2 에는 미리 약속된 PMI 가 적용될 수 있고, 수신단은 PMI_2 를 별도로 피드백하지 않을 수 있다. 여기서, 임의의 서브대역 단위로 서로 다른 PMI_2 가 적용될 수도 있다.

일곱 번째 예로, 피드백 정보를 구성하는데 있어서, PMI_1은 N-비트로 표현되고, PMI_2는 M-비트(M＜N)로 표현될 수 있다. 이때, 피드백되는 정보의 양은 랭크에 따라 다른 값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 랭크-1 전송을 위해 PMI_1은 4 비트로, PMI_2 는 3 비트로 나타낼 수 있다. 랭크-1보다 높은 랭크의 전송을 위해 PMI_1은 4보다 작은 비트로 PMI_2는 3보다 작은 비트로 표현할 수 있다.

여덟 번째 예로, PMI_1의 정보가 전송될 때, PMI_1이 4 비트 이하의 비트로 표현되는 경우, CQI를 인코딩하기 위한 채널 코딩이 적용될 수 있다.

한편, PMI_1 정보와 WB CQI가 함께 전송되는 경우에 대한 본 발명의 구체적인 예시들에 대하여 이하에서 설명한다.

첫 번째 예로, PMI_1가 WB 에 대한 정보이고 PMI_1의 전송 타이밍에 WB CQI가 동시에 전송되는 것으로 가정한다. CQI를 계산하기 위해서는 PMI를 결정해야 하며, PMI 는 PMI_1 및 PMI_2 에 의해 결정된다. 이 때, PMI_1 은 WB CQI 와 함께 전송된 값으로 결정될 수 있고, PMI_2 는 미리 약속된 값을 적용할 수 있다. PMI_2는 임의의 서브대역 단위로 약속된 정보일 수 있으며, 또는 WB 단위로 약속된 정보일 수도 있다. WB CQI 는, 약속된 PMI_2와 선택된 PMI_1을 사용하여 PMI가 새롭게 만들어지고, 이 PMI를 적용하여 변형된 채널 정보를 바탕으로 계산된 값일 수 있다.

두 번째 예로, PMI_1과 WB CQI가 보고 된 후, SB CQI가 보고 될 수 있다. SB CQI는 약속된 PMI_2를 바탕으로 계산된 값일 수 있다. 또한, 각 BP에서 CQI하나를 보고 할 수 있다.

세 번째 예로, PMI_1과 WB CQI가 보고된 후, SB CQI와 PMI_2가 보고 될 수 있다.

보다 구체적인 예시로서, 표 22을 참조하여 WB PMI_1 과 SB PMI_2 가 전송되는 경우에 대하여 이하에서 설명한다. 표 22 에서의 Mode 2-2 는 표 21 의 Mode 2-2 의 변형예라고 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 프리코딩 가중치는 PMI_1 및 PMI_2 의 조합으로 구성될 수 있다. 이 때, PMI_1은 WB 에 적용되고, PMI_2는 SB 에 적용된다. 특히, PMI_2는 BP(Bandwidth Part)에 적합한 프리코딩 가중치로서 규정될 수 있다. 여기서, WB 는 하나 이상의 BP 로 구성되고, BP 는 하나 이상의 SB 로 구성된다고 할 수 있다.

본 발명의 일례에 따르면, 서로 다른 시간 구간을 두고 RI, WB PMI_1 / WB CQI, SB CQI / SB PMI_2 가 전송될 수 있다. 즉, 표 22 에서 나타내는 바와 같이, T_1 에서 RI 가 전송되고, T_2 에서 WB PMI_1 및/또는 WB CQI 가 전송되고, T_3 에서 SB CQI 및/또는 SB PMI_2 가 전송될 수 있다. 여기서, 여기서 SB CQI는 BP 에서 선택된 최적의 SB(Best-1)에 대한 CQI 이다. SB PMI_2는 BP 에 적용되는 PMI이다. WB CQI는 WB PMI_1과 다수의 BP PMI_2 들의 조합으로 구성된 PMI를 기반으로 산출된 값으로 규정할 수 있다. SB CQI는 특정 BP 에서 선택된 SB 에서 계산된 값으로, WB 에 적용되는 PMI_1과 BP 에 적용되는 PMI_2의 조합으로 구성된 PMI를 기반으로 산출할 수 있다.

한편, PUCCH 를 통한 피드백 보고의 경우에는 PUSCH 에 비해 피드백 정보를 나르는 채널 공간이 좁기 때문에 한정적인 정보를 보고하게 된다. 따라서, PUCCH를 통한 피드백의 경우에는 W1과 W2가 동시에 보고될 수 없을 수도 있다. 이와 같은 경우, W2는 WB값이 보고 되거나 고정된 인덱스(fixed index)가 (즉, 미리 약속된 값이) 사용될 수 있다.

예를 들어, 기존의 PUCCH 피드백 모드 1-1 (WB CQI 및 WB PMI를 보고하는 모드)를 확장하여, WB CQI, WB W1 및 고정된 W2 (fixed W2) 를 보고하는, 개선된 PUCCH 피드백 모드 1-1 를 정의할 수 있다.

또한, 기존의 PUCCH 피드백 모드 2-1 (WB CQI 및 WB PMI를 보고하면서 하나의 BP 에서 선택된 SB CQI 및 선택된 대역 지시자를 대역 순환과 함께 보고하는 모드)를 확장하여, WB CQI, WB W1, 고정된 W2, 대역 순환과 함께 하나의 BP 에서 선택된 SB CQI 및 선택된 대역 지시자, 선택된 대역에 대한 SB W2 를 보고하는, 개선된 PUCCH 피드백 모드 2-1 를 정의할 수 있다.

PUCCH 피드백 모드에 있어서 WB CQI 를 구하기 위해서는 프리코더 W 가 결정되어야 하는데, 프리코더 W 를 결정함에 있어서 W1은 코드북 집합 내에서 프리코딩 행렬 인덱스를 선택하고, W2는 고정된 인덱스를 사용할 수 있다.

PUCCH 피드백 모드 2-1의 구성은, PUCCH 피드백 모드 1-1에서 보고되는 정보와 추가적인 CQI/PMI 정보의 조합으로 구성된다. PUCCH 피드백 모드 1-1의 보고되는 정보와 추가적인 CQI/PMI 정보는 서로 다른 시점(타이밍)에 보고될 수 있다. 추가적인 CQI/PMI 정보는 PUCCH 피드백 모드 1-1에 의존성이 있다. 즉, 추가적인 CQI 정보를 계산할 때 필요한 프리코더 정보 중 W1는 PUCCH 피드백 모드 1-1이 보고되는 타이밍에서의 W1을 사용하게 된다. 만약 WB CQI, WB W1 정보를 놓치면(miss) 그 후에 보고되는 추가적인 CQI/PMI 정보를 사용할 수 없게 된다. 추가적인 CQI/PMI 정보를 구성하는 W2는 BP 내에서 선택된 서브대역에 해당하는 프리코더로 결정될 수 있다.

이에 따라, PUCCH 피드백 모드 2-1의 정보들이 전송되는 타이밍은 표 23 과 같이 나타낼 수 있다.

표 23 에서는, WB CQI 와 SB CQI들(SB CQIs)이 보고되는 구간(duration)을 기본으로 하여, 그 보고 주기의 정수배에 해당하면서 소정의 시간 오프셋을 갖는 구간에서 랭크 정보가 전송될 수 있음을 나타낸다. 만약 랭크 정보와 CQI/PMI 정보가 동일한 시간에 전송된다면 CQI/PMI 정보를 누락(drop)할 수 있다. WB CQI는 WB W1과 고정된 W2 (미리 약속된 W2)를 바탕으로 계산될 수 있다.

PUSCH 를 통한 피드백 정보의 전송

PUSCH를 이용한 피드백 정보 전송에 있어서, RI와 WB CQI / WB PMI_1 / SB CQI / SB PMI_2 가 보고 될 수 있다. 전송되는 CQI / PMI의 주파수 단위(frequency granularity) 및 조합 방식에 따라서, PUSCH 를 통한 피드백 정보의 다양한 전송 모드들을 규정할 수 있다. 이하에서는 본 발명에서 제안하는 다양한 전송 모드들(Mode 1-1, Mode 1-2, Mode 1-3, Mode 2-2-1, Mode 2-2-2, Mode 2-3, Mode 3-1, Mode 3-2) 에 대하여 설명한다.

Mode 1-1은 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI, 제 2 CW 에 대한 WB CQI, WB PMI_1, WB PMI_2 를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있다.

Mode 1-2는 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), 제 2 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), WB PMI_1, WB PMI_2 를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 1 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있고, M 은 예를 들어 2 로 정해질 수 있다. 여기서, SB CQI들은 전대역에 포함되는 모든 SB에 대한 것이다. 예를 들어, 기존의 PUSCH 피드백 모드 3-1 (SB CQI들(SB CQIs) 및 WB PMI 를 보고하는 모드)에서 PMI 보고 방식에 W1 및 W2 전송방식을 적용하면, WB CQI, SB CQI들(SB CQIs), WB W1 및 SB W2들(W2s)를 보고하는, 개선된 PUSCH 피드백 모드 3-1 를 정의할 수 있다.

Mode 1-3은 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI, 제 2 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI, WB PMI_1, SB PMI_2, 선택된 SB 에 대한 인덱스를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 1 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있고, M 은 예를 들어 2 로 정해질 수 있다. 여기서, SB CQI는 전대역에 포함되는 모든 SB 중에서 일부의 선택된 SB 에서 계산된 평균화된 값으로 표현될 수 있다. 또한, SB PMI_2는 SB CQI가 계산된 SB 들에 적용되는 범위에 적합한 값으로 선택될 수 있다.

Mode 2-2-1는 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), 제 2 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), WB PMI_1, SB PMI_2 를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 1 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있고, M 은 예를 들어 2 로 정해질 수 있다. 여기서, SB CQI들은 전대역에 포함되는 모든 SB에 대한 것이다. 또한, SB PMI_2는 전대역에 포함되는 모든 SB 에 대한 것이다.

Mode 2-2-2는 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), 제 2 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), WB PMI_1, SB PMI_2 를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 1 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있고, M 은 예를 들어 2 로 정해질 수 있다. 여기서, SB CQI들은 전대역에 포함되는 모든 SB에 대한 것이다. 또한, SB PMI_2는 전대역에 포함되는 모든 BP 에 대한 것이다.

Mode 2-3은 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), 제 2 CW 에 대한 WB CQI 및 SB CQI들(SB CQIs), WB PMI_1, SB PMI_2들(SB PMI_2s), 선택된 SB 에 대한 인덱스를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 1 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 SB CQI는 M(M＜N) 비트로 표현되며, N에 대한 상대적인 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있고, M 은 예를 들어 2 로 정해질 수 있다. 여기서, SB CQI는 전대역에 포함되는 모든 SB 중에서 일부의 선택된 SB 에서 계산된 값으로, 각 SB 별로 서로 독립적인 값으로 표현될 수 있다. 또한, SB PMI_2는 SB CQI가 계산된 SB 에 적합한 값이 선택될 수 있으며, 각 SB 별로 서로 독립적인 값으로 표현될 수 있다.

또 다른 예로, 기존의 PUSCH 피드백 모드 2-2 (WB CQI, WB PMI, 선택된 SB들(SBs)에 대한 평균 CQI 및 선택된 SB들(SBs)에 대한 PMI를 보고하는 모드)에서 PMI 보고 방식에 W1 및 W2 전송방식을 적용하면, WB CQI, WB W1, WB W2(WB W2), 선택된 SB들(SBs)에 대한 평균 CQI 및 선택된 SB들(SBs)에 대한 W2를 보고하는, 개선된 PUSCH 피드백 모드 2-2 를 정의할 수 있다. 여기서, 코드워드 당 하나의 WB CQI(광대역 CQI) 값이 보고되고, WB CQI 값은 모든 서브대역들에서 단일 프리코딩 행렬을 사용하고 또한 전체 시스템 대역폭(set S)의 서브대역들 상에서의 전송을 가정하여 계산될 수 있다. 또한, 선택된 서브대역(SB)들에 대한 평균 CQI 값은, 선택된 M 개의 선호하는 서브대역들만에서의 전송을 반영하고, 상기 M 개의 서브대역들의 각각에서 동일한 하나의 선택된 프리코딩 행렬을 사용하여 계산된 코드워드 당 하나의 CQI 값으로서 보고될 수 있다. 또한, WB W1, WB W2 및 선택된 SB들에 대한 W2 는 CSI-RS 포트가 설정되는 하향링크 8 전송 안테나를 지원하는 전송 모드 (전송 모드 9)에 대해서 보고될 수 있다. 여기서, 단말은 전체 시스템 대역폭(set S)의 모든 서브대역들에 대한 W1 (제 1 PMI 또는 i1)을 보고하고, 전체 시스템 대역폭(set S)의 모든 서브대역들에 대한 W2 (제 2 PMI 또는 i1)을 보고하고, M 개의 선택된 서브대역들(SBs)에 대한 별도의 W2 (제 2 PMI) 를 보고할 수 있다.

Mode 3-1은 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI, 제 2 CW 에 대한 WB CQI, WB PMI_1, SB PMI_2들(SB PMI_2s)을 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있다. 여기서, SB PMI_2는 전대역에 포함되는 모든 SB 에 대한 것이다. 예를 들어, 전술한 3GPP LTE 릴리즈-8 에서 정의된 PUSCH 피드백 모드 1-2 에서는 CQI는 WB에 대해서 보고되고 PMI는 SB에 대해서 보고되는데, PMI 보고 방식을 W1 및 W2 가 전송되는 피드백에 확장 적용할 수 있다. 예를 들어, WB CQI, WB W1 및 SB W2들(SB W2s)을 보고하는, 개선된 PUSCH 피드백 모드 1-2 를 정의할 수 있다. 여기서, 코드워드 당 하나의 WB CQI (광대역 CQI) 값이 보고되고, WB CQI 값은 각각의 서브대역에서 해당 서브대역에 대해 선택된 프리코딩 행렬을 사용하고 또한 전체 시스템 대역폭(set S)의 서브대역들 상에서의 전송을 가정하여 계산될 수 있다. 또한, WB W1 (제 1 PMI 또는 i1) 및 SB W2(제 2 PMI 또는 i2)들은 CSI-RS 포트가 설정되는 하향링크 8 전송 안테나를 지원하는 전송 모드 (전송 모드 9)에 대해서 보고될 수 있다. 여기서, WB W1(제 1 PMI 또는 i1)은 전체 시스템 대역폭(set S)에 대하여 보고되고, WB W2(제 2 PMI 또는 i2)는 전체 시스템 대역폭(set S)의 각각의 서브대역에 대하여 보고될 수 있다.

Mode 3-2는 RI, 제 1 CW 에 대한 WB CQI, 제 2 CW 에 대한 WB CQI, WB PMI_1, SB PMI_2를 전송하는 모드이다. 제 1 CW 의 WB CQI는 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. 제 2 CW 의 WB CQI 또한 N 비트로 양자화된 소정의 값으로 표현될 수 있다. N 은 예를 들어 4 로 정해질 수 있다. 여기서, SB PMI_2는 전대역에 포함되는 모든 BP 에 대한 것이다.

전술한 바와 같은 PUSCH 를 통한 피드백 정보 전송의 다양한 모드들에 있어서, RI 는 개별 코딩(Separate coding)되고, CQI 와 PMI 는 조인트 코딩(joint coding)될 수 있다. PUSCH 를 통한 피드백 정보 전송에서는 RI 와 CQI 및/또는 PMI 가 동시에 전송될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 3GPP LTE 릴리즈-8에서는 CQI/PMI 피드백을 위해서 8가지의 피드백 모드를 정의하고 있다. 8 가지 피드백 모드로서, WB CQI 를 보고하는 PUCCH 피드백 모드 1-0, WB CQI 및 WB PMI를 보고하는 PUCCH 피드백 모드 1-1, WB CQI를 보고하면서 하나의 BP 에서 선택된 SB CQI 및 선택된 대역 지시자를 대역 순환과 함께 보고하는 PUCCH 피드백 모드 2-0, WB CQI 및 WB PMI를 보고하면서 하나의 BP 에서 선택된 SB CQI 및 선택된 대역 지시자를 대역 순환과 함께 보고하는 PUCCH 피드백 모드 2-1, WB CQI를 보고하는 PUSCH 피드백 모드 1-0, WB CQI 와 SB PMI들(SB PMIs)를 보고하는 PUSCH 피드백 모드 1-2, WB CQI와 선택된 SB들(SBs)에 대한 평균 CQI를 보고하는 PUSCH 피드백 모드 2-0, WB CQI, WB PMI, 선택된 SB들(SBs)에 대한 평균 CQI 및 선택된 SB들(SBs)에 대한 PMI를 보고하는 PUSCH 피드백 모드 2-2, SB CQI들(SB CQIs)을 보고하는 PUSCH 피드백 모드 3-0, 및 SB CQI들(SB CQIs)과 WB PMI를 보고하는 PUSCH 피드백 모드 3-1가 정의되어 있다.

확장된 안테나 구성을 지원하는 시스템(예를 들어, 3GPP LTE-A)에서 피드백을 개선하기 위한 방안으로서, 다중 프리코더를 보고하는 방안에 대하여 전술하여 설명하였다. 즉, 전체(overall) 프리코더 W 는 하나의 프리코더 W1과 다른 하나의 프리코더 W2의 결합으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 상기 표 12 내지 표 19 에서와 같이 W1(또는 i1) 과 W2 (또는 i2) 의 인덱스의 조합에 의해 사용될 프리코더가 선택될 수 있다. 여기서 W1은 장-기간/광대역으로 보고되며, W2는 단-기간/서브대역으로 보고된다. 그러나 피드백 오버헤드에 따라서 W2가 보고되는 형식을 달리하는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, PUSCH를 통한 피드백과 PUCCH를 통한 피드백의 경우에 W2 의 보고 주기 및/또는 보고 대상(광대역/서브대역)이 달라질 수 있다.

PUSCH 를 통한 피드백 보고의 경우에는 PUCCH 에 비해 피드백 정보를 나르는 채널 공간이 넓기 때문에 W1과 W2가 동시에 보고될 수 있다. 이 때, W1과 W2는 둘다 광대역에 대한 정보일 수 있고, 또는 W1은 광대역에 대한 정보이고 W2는 서브대역에 대한 정보일 수도 있다.

전술한 바와 같이 개선된 PUSCH 피드백 모드 1-2, 2-2 및 3-1 을 정리하면 아래의 표 24 과 같이 나타낼 수 있다.

전술한 바와 같이, 주기적인(periodic) 피드백 정보의 전송은 PUCCH를 통해서 수행될 수 있으며, 비주기적인(aperiodic) 피드백 정보의 전송은 PUSCH를 통해서 수행될 수 있다. 본 발명에서 제안하는 바와 같이 프리코딩 정보는 PMI_1 및 PMI_2의 조합으로 표현될 수 있다. 또는, PMI_1 및 PMI_2 를 각각 가중치 행렬 W1 (또는 I1) 및 W2 (또는 I2)로 표현할 수도 있다. 이와 같이 전체(overall) 프리코딩 정보가 2 개의 서로 다른 프리코딩 정보의 조합으로 구성되는 경우에, 피드백 정보의 전송에서 PMI_1 및 PMI_2 를 전송하는 방식(주파수 단위(frequency granularity), 전송 타이밍 등)에 따라서 다양한 전송 모드가 구성될 수 있다.

비주기적인 PUSCH 전송에서는, 한번의 보고에 PMI_1 및 PMI_2 모두를 포함할 수 있다. 만약 PMI_1 또는 PMI_2 중 하나가 고정되는 경우(즉, 미리 정해진 값을 가지는 경우)에는 한 번의 보고에 PMI_2 만을 또는 PMI_1 만을 포함할 수도 있다. 이 경우에도 전체 PMI 는 PMI_1 및 PMI_2 의 조합에 의해 결정된다. 또한, RI 및 CQI 정보도 PMI_1 및 PMI_2 과 함께 한번의 보고에 포함될 수 있다.

한편, 주기적인 PUCCH 전송에서는, PMI_1 과 PMI_2가 서로 다른 시점(다른 서브프레임)에서 시그널링되는 전송 방식이 고려될 수 있다. 이 경우, PMI_2 는 WB 또는 SB 에 대한 것일 수 있다. 한편, 주기적인 PUCCH 전송에서, PMI 가 한번(하나의 서브프레임을 통한)의 보고로부터 결정되는 전송 방식이 고려될 수 있다. 이 경우에는 PMI_1 또는 PMI_2 중 하나는 고정되며(즉, 미리 정해진 값을 가지며) 시그널링될 필요가 없다. 또는, PMI_1 또는 PMI_2 중 하나가 고정되지 않는 경우에도 반드시 시그널링될 필요는 없지만, 이 경우에도 전체 PMI 는 PMI_1 및 PMI_2 의 조합에 의해 결정된다. PMI_2 는 WB 에 대한 것일 수 있다. PUCCH 전송에서는 RI 및 CQI 가 전송되는 방식(주파수 단위(frequency granularity), 전송 타이밍 등)에 따라서 다양한 PUCCH 피드백 전송 모드가 구성될 수 있다.

도 22 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채널상태정보 보고 방법에 대하여 설명한다.

기지국으로부터 단말로의 하향링크 전송에 대해 단말이 하향링크 채널상태를 측정하고 그 결과를 기지국으로 상향링크를 통해서 피드백할 수 있다. 예를 들어, 기지국의 하향링크 전송에 8 전송 안테나가 사용되는 경우에, 기지국은 채널상태정보-참조신호(CSI-RS)를 8 개의 안테나 포트(안테나 포트 인덱스 15 내지 22)를 통해 전송할 수 있다. 단말은 상기 CSI-RS 를 통해서 하향링크 채널 상태를 측정한 결과 (RI, PMI, CQI 등)를 전송할 수 있다. RI/PMI/CQI 의 선택/산출의 구체적인 방안은 전술한 본 발명의 다양한 예시들이 적용될 수 있다. 기지국은 수신한 채널상태정보(RI/PMI/CQI)에 따라서 하향링크 전송의 레이어의 개수, 프리코더, 변조및코딩기법(MCS) 레벨 등을 결정할 수 있고, 이에 따라 하향링크 신호를 전송할 수 있다.

도 22 의 단계 S2210 에서 기지국은 M 개의 레이어 상에 매핑된 하향링크 신호를 전송하고, 하향링크 채널을 통하여 전송된 하향링크 신호는, 단말에서 N 개의 레이어 상에 매핑된 하향링크 신호로서 수신될 수 있다. 여기서, M≥N 일 수 있다. 예를 들어, SU-MIMO 의 경우에는 기지국은 4 개의 전송 레이어 상에 매핑된 하향링크 신호를 전송하고, 하나의 단말에서는 4 개의 레이어 상의 하향링크 신호를 수신할 수 있다. 또는, MU-MIMO 의 경우에는 기지국이 4 개의 전송 레이어 상에 매핑된 하향링크 신호를 전송하면 하나의 단말에서는 2 개의 레이어 상의 하향링크 신호를 수신할 수도 있다.

단계 S2220 에서 단말은 하향링크 채널에 대한 채널상태정보(CSI)로서, RI, 제1 PMI 및 제 2 PMI, 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 계산되는 CQI를 생성할 수 있다.

여기서, 2 가지 유형의 CQI 가 생성될 수 있다. 제 1 유형의 CQI 는, 단말이 수신하는 하향링크 신호에 대해서 다른 레이어(M-N 개의 레이어) 로부터의 간섭이 존재하지 않는 것을 가정하고, 즉, M=N 인 것으로 가정하고, N 개의 레이어에 기초하여 계산되는 CQI 에 해당한다 (전술한 낙관적 CQI 에 대응함). 한편, 제 2 유형의 CQI 는, 단말이 수신하는 하향링크 신호에 대해서 다른 레이어(M-N 개의 레이어)로부터의 간섭이 존재하는 것을 가정하고, 즉, M＞N 인 것으로 가정하고, 기지국이 전송하는 하향링크 신호의 레이어의 개수가 K 개 인 것으로 가정하여 계산되는 CQI 에 해당한다 (전술한 비관적 CQI 에 대응함). 여기서 기준이 되는 레이어의 개수 K 는 2 또는 4 일 수 있다. 예를 들어, 기지국이 총 랭크 2 의 MU-MIMO 전송을 수행할 수도 있고(이 경우 각각의 단말은 랭크 1 의 하향링크 신호를 수신할 수 있음), 총 랭크 4 의 MU-MIMO 전송을 수행할 수도 있다(이 경우 각각의 단말은 랭크 1 또는 랭크 2 의 하향링크 신호를 수신할 수 있음). 또는, 제 2 유형의 CQI 는 K 라는 제한된 랭크에 대한 CQI 인 것으로도 표현할 수 있다.

또한, 제 1 유형 CQI 와 관련된 PMI 는 WB PMI 및/또는 SB PMI 이고, 제 1 유형 CQI 는 WB CQI 및/또는 SB CQI 로서 생성될 수 있다. 한편, 제 2 유형 CQI 와 관련되는 PMI 는 WB PMI 이고, 제 1 유형 CQI 는 WB CQI 로서 생성될 수 있다.

단계 S2230 에서 단말은 생성된 채널상태정보를 전송할 수 있고, 기지국은 이를 수신할 수 있다. 단말이 전송하는 채널상태정보에는 제 1 유형 CQI 및/또는 제 2 유형 CQI 가 포함될 수 있다. 여기서, 제 1 유형 CQI 를 포함하는 CSI 는 PUCCH 또는 PUSCH을 통하여 전송될 수 있다. 한편, 제 2 유형 CQI 를 포함하는 CSI는 PUCCH 를 통하여 전송될 수 있다. 또한, 랭크 값에 따라서 제 1 유형 CQI 및/또는 제 2 유형 CQI가 전송될 수 있다. 예를 들어, 랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 제 2 유형 CQI 가 전송되고, 랭크 R 초과에 대해서는 제 1 유형 CQI 가 전송될 수 있다. 또는, 랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 제 1 유형 CQI 및 제 2 유형 CQI 가 모두 전송되고, 랭크 R 초과에 대해서는 제 1 유형 CQI 가 전송되도록 설정할 수도 있다. 또한, 제 1 유형 CQI 는 제 2 유형 CQI 보다 자주 보고될 수 있다.

도 22 와 관련하여 설명한 본 발명의 채널상태정보 전송방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

또한, 기지국과 중계기간의 (백홀 상향링크 및 백홀 하향링크에서의) MIMO 전송 및 중계기와 단말간의 (액세스 상향링크 및 액세스 하향링크에서의) MIMO 전송에 대한 채널상태정보 피드백에 대해서도 본 발명에서 제안하는 동일한 원리가 적용될 수 있다.

도 23 은 본 발명에 따른 기지국 장치 및 단말 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 23를 참조하여 본 발명에 따른 기지국 장치(2310)는, 수신모듈(2311), 전송모듈(2312), 프로세서(2313), 메모리(2314) 및 복수개의 안테나(2315)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(2315)는 MIMO 송수신을 지원하는 기지국 장치를 의미한다. 수신모듈(2311)은 단말로부터의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(2312)은 단말로의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(2313)는 기지국 장치(2310) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 장치(2310)는 최대 8 전송 안테나를 통한 하향링크 전송을 하고, 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 단말 장치(2320)로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 기지국 장치의 프로세서(2313)는, 전송 모듈(2312)을 통하여, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(2313)는, 수신 모듈(2311)을 통하여, 하향링크 채널에 대한 RI, 제 1 PMI 및 제 2 PMI, 및 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 생성된 CQI를 상향링크 채널을 통하여 수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, CQI 는, 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

기지국 장치(2310)의 프로세서(2313)는 그 외에도 기지국 장치(2310)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(2314)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

도 23를 참조하여 본 발명에 따른 단말 장치(2320)는, 수신모듈(2321), 전송모듈(2322), 프로세서(2323), 메모리(2324) 및 복수개의 안테나(2325)를 포함할 수 있다. 복수개의 안테나(2325)는 MIMO 송수신을 지원하는 단말 장치를 의미한다. 수신모듈(2321)은 기지국으로부터의 하향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 수신할 수 있다. 전송모듈(2322)은 기지국으로의 상향링크 상의 각종 신호, 데이터 및 정보를 전송할 수 있다. 프로세서(2323)는 단말 장치(2320) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단말 장치(2320)는 기지국 장치(2310)로부터의 최대 8 전송 안테나를 통한 하향링크 전송을 수신하고, 이러한 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 기지국으로 피드백하도록 구성될 수 있다. 단말 장치의 프로세서(2323)는, 수신 모듈(2321)을 통하여, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(2323)는, 하향링크 채널에 대한 RI, 제 1 PMI 및 제 2 PMI를 생성하고, 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 CQI를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(2323)는, 전송 모듈(2322)을 통하여, RI, 제 1 PMI, 제 2 PMI 및 CQI 중 하나 이상을 상향링크 채널을 통하여 전송하도록 구성될 수 있다. 여기서, CQI 는, 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

단말 장치(2320)의 프로세서(2323)는 그 외에도 단말 장치(2320)가 수신한 정보, 외부로 전송할 정보 등을 연산 처리하는 기능을 수행하며, 메모리(2324)는 연산 처리된 정보 등을 소정시간 동안 저장할 수 있으며, 버퍼(미도시) 등의 구성요소로 대체될 수 있다.

위와 같은 기지국 장치 및 단말 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

또한, 도 23에 대한 설명에 있어서 기지국 장치(2310)에 대한 설명은 하향링크 전송 주체 또는 상향링크 수신 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 단말 장치(2320)에 대한 설명은 하향링크 수신 주체 또는 상향링크 전송 주체로서의 중계기 장치에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

2310 기지국 2320 단말
2311, 2321 수신모듈 2312, 2322 전송모듈
2313, 2323 프로세서 2314, 2324 메모리
2315, 2325 안테나

Claims (16)

1. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 전송하는 방법으로서,
   하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 수신하는 단계;
   상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 채널품질지시자(CQI)를 생성하는 단계; 및
   상기 RI, 상기 제 1 PMI, 상기 제 2 PMI 및 상기 CQI 중 하나 이상을 상향링크 채널을 통하여 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함하는, 채널상태정보 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 물리상향링크제어채널(PUCCH) 또는 물리상향링크공유채널(PUSCH)을 통하여 전송되고,
   상기 제 2 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 PUCCH 를 통하여 전송되는, 채널상태정보 전송 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 광대역 및 서브대역 중 하나 이상에 대한 PMI 및 CQI 를 포함하고,
   상기 제 2 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는, 광대역에 대한 PMI 및 CQI 를 포함하는, 채널상태정보 전송 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 상기 제 2 유형 CQI 가 전송되고, 랭크 R 초과에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 가 전송되는, 채널상태정보 전송 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 및 제 2 유형 CQI 가 모두 전송되고, 랭크 R 초과에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 가 전송되는, 채널상태정보 전송 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 CQI 는 상기 제 2 유형 CQI 보다 자주 보고되는, 채널상태정보 전송 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   K 는 2 또는 4 인, 채널상태정보 전송 방법.
8. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 수신하는 방법으로서,
   하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 전송하는 단계; 및
   상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI, 및 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 생성된 채널품질지시자(CQI)를 상향링크 채널을 통하여 수신하는 단계를 포함하고,
   상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함하는, 채널상태정보 수신 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 물리상향링크제어채널(PUCCH) 또는 물리상향링크공유채널(PUSCH)을 통하여 수신되고,
   상기 제 2 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 PUCCH 를 통하여 수신되는, 채널상태정보 수신 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는 광대역 및 서브대역 중 하나 이상에 대한 PMI 및 CQI 를 포함하고,
    상기 제 2 유형 CQI 를 포함하는 상기 채널상태정보는, 광대역에 대한 PMI 및 CQI 를 포함하는, 채널상태정보 수신 방법.
11. 제 8 항에 있어서,
    랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 상기 제 2 유형 CQI 가 수신되고, 랭크 R 초과에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 가 수신되는, 채널상태정보 수신 방법.
12. 제 8 항에 있어서,
    랭크 R (R=1 또는 2) 이하에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 및 제 2 유형 CQI 가 모두 수신되고, 랭크 R 초과에 대해서는 상기 제 1 유형 CQI 가 수신되는, 채널상태정보 수신 방법.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 유형 CQI 는 상기 제 2 유형 CQI 보다 자주 보고되는, 채널상태정보 수신 방법.
14. 제 8 항에 있어서,
    K 는 2 또는 4 인, 채널상태정보 수신 방법.
15. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 전송하는 단말로서,
    기지국으로부터 하향링크 신호를 수신하는 수신 모듈;
    상기 기지국으로 상향링크 신호를 전송하는 전송 모듈; 및
    상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 포함하는 상기 단말을 제어하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 수신 모듈을 통하여, 상기 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 수신하고;
    상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI를 생성하고, 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 채널품질지시자(CQI)를 생성하고;
    상기 전송 모듈을 통하여, 상기 RI, 상기 제 1 PMI, 상기 제 2 PMI 및 상기 CQI 중 하나 이상을 상향링크 채널을 통하여 전송하도록 구성되며,
    상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함하는, 채널상태정보 전송 단말.
16. 무선 통신 시스템에서 하향링크 전송에 대한 채널상태정보를 상향링크를 통하여 수신하는 기지국으로서,
    단말로부터 상향링크 신호를 수신하는 수신 모듈;
    상기 단말로 하향링크 신호를 전송하는 전송 모듈; 및
    상기 수신 모듈 및 상기 전송 모듈을 포함하는 상기 기지국을 제어하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 전송 모듈을 통하여, 하향링크 신호를 하향링크 채널을 통해 전송하고;
    상기 수신 모듈을 통하여, 상기 하향링크 채널에 대한 랭크 지시자(RI), 제 1 프리코딩 행렬지시자(PMI) 및 제 2 PMI, 및 상기 제 1 및 제 2 PMI 의 조합에 의하여 결정되는 프리코딩 정보에 기초하여 생성된 채널품질지시자(CQI)를 상향링크 채널을 통하여 수신하도록 구성되며,
    상기 CQI 는, 상기 하향링크 신호가 수신되는 레이어의 개수 N 에 기초하여 계산되는 제 1 유형 CQI, 및 상기 하향링크 신호가 전송되는 레이어의 개수가 K (K＞N) 인 것으로 가정하여 계산되는 제 2 유형 CQI 중 하나 이상을 포함하는, 채널상태정보 수신 기지국.

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